где m=(1,2...1,6).
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОБ аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.
В области НЧ получим:
,
где - постоянная времени разделительной цепи в области НЧ.
Далее все так же, как для каскада с ОЭ, за исключением расчета базовой блокировочной цепи, постоянная времени которой приближенно оценивается следующей формулой:
,
сопротивление БТ со стороны базы приблизительно равно , а влиянием можно пренебречь, обычно >> .
2.8. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ОК
Схема каскада с ОК с эмиттерной схемой термостабилизацией приведена на рисунке 2.26.
Схема для частот сигнала изображена на рисунке 2.27.
Каскад с ОК называют еще "повторителем напряжения" или "эмиттерным повторителем", т.к. коэффициент передачи по напряжению этого каскада меньше единицы, что вытекает из его дальнейшего анализа.
При подаче на базу положительной полуволны входного синусоидального сигнала будет увеличиваться ток коллектора и, следовательно, ток эмиттера. В результате падение напряжения на увеличится, т.е. произойдет формирование положительной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОК не инвертирует входной сигнал.
Напряжение сигнала, приложенное к эмиттерному переходу, является разностью между и . Чем больше и (при заданном ), тем меньше окажется напряжение, приложенное к эмиттерному переходу, что будет приводить к уменьшению тока эмиттера и, соответственно, к уменьшению , т.е. в каскаде с ОК проявляется действие ООС, причем 100%-ной.
Анализ работы усилительного каскада с ОК по входным и выходным динамическим характеристикам проводится как для ОЭ (см. раздел 2.5).
Для расчета параметров каскада с ОК по переменному току используем методику раздела 2.3, а БТ представлять моделью предложенной в разделе 2.4.1.
Представим каскад с ОК схемами для областей СЧ, ВЧ и НЧ (рисунок 2.28а,б,в):
Проведя анализ, получим для области СЧ:
,
где , - глубина ООС;
,
где - входное сопротивление собственно транзистора,
;
,
где - выходное сопротивление собственно транзистора,
,
т.к. и при работе каскада от низкоомного источника сигнала (при этом ) второе слагаемое оказывается существенно меньше первого. В целом
,
потому, что, как правило, .
В области ВЧ получим:
,
где - постоянная времени каскада в области ВЧ, ; t - постоянная времени БТ.
,
где , т.е. каскад с ОК имеет входную динамическую емкость меньшую, чем каскад с ОЭ;
,
т.е. модуль выходной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере выходной проводимости каскада с ОК на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую выходного импеданса можно оценить следующим образом:
где m=(1,2...1,6).
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.
В области НЧ получим:
,
где - постоянная времени разделительной цепи в области НЧ. далее все так же, как для каскада с ОЭ.
Характеристики БТ при различных схемах включения приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Характеристики БТ при различных схемах включения
Параметр
Схема
ОЭ
ОБ
ОК
Сотни Ом
Единицы, десятки Ом
Единицы кОм
Единицы кОм
Единицы кОм
Единицы, десятки Ом
>>1
>>1
<1
>>1
<1
>>1
2.9. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ОИ
Среди усилительных каскадов, выполненных на полевых транзисторах, наиболее широкое применение получил каскад, в котором ПТ включен по схеме с общим истоком. На рисунке 2.29 приведена принципиальная схема наиболее распространенного варианта каскада с ОИ с цепью автосмещения, служащей для обеспечения режима работы ПТ по постоянному току.
Если БТ разделяется на два типа - p-n-p и n-p-n, отличающиеся противоположными полярностями питающих напряжений, то разновидностей ПТ существует, по меньшей мере, шесть. Рассмотрим схему рисунка 2.29, где изображен ПТ с p-n переходом и n-каналом. Анализ каскадов на других типах ПТ будет отличаться лишь в незначительных деталях.
Выходные статические вольтамперные характеристики (ВАХ) ПТ представлены на рисунке 2.30. В отличие от БТ, у ВАХ ПТ имеется значительная область управляемого сопротивления, в которой возможно использование ПТ в качестве электронного управляемого резистора. В качестве усилительного элемента ПТ используется в области усиления.
В отсутствие входного сигнала каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора задается напряжение смещения , которое определяет ток покоя стока .
Координаты рабочей точки определяются соотношениями:
,
где - граница области управляемого сопротивления на выходных статических характеристиках транзистора (рисунок 2.30), ;
,
где - сопротивление нагрузки каскада по переменному току;
,
где - напряжение отсечки, - ток стока при (либо при для ПТ в режиме обогащения, см. рисунок 2.33 в подразделе 2.10).
С помощью резистора , помимо задания необходимого напряжения смещения, в каскад вводится ООС , способствующая термостабилизации (у ПТ как и у БТ наблюдается сильная температурная зависимость параметров), на частотах сигнала эта ОС устраняется путем включения .
Графически проиллюстрировать работу каскада с ОИ можно, используя проходные и выходные статические характеристики ПТ, путем построения его динамических характеристик. Построение во многом аналогично каскаду с ОЭ и отдельно не рассматривается.
Нетрудно показать, что каскад с ОИ, как и каскад с ОЭ, инвертирует входной сигнал.
На рисунке 2.31а,б,в приведены, соответственно, малосигнальные схемы для областей СЧ,НЧ, и ВЧ.
Для расчета параметров усилительного каскада по переменному току удобно использовать методику, описанную в разделе 2.3, а ПТ представить моделью, предложенной в разделе 2.4.2.
В результате расчета в области СЧ получим:
,
где ;
,
.
Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора много меньше и . Это условие (если не будет оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на ПТ.
В области ВЧ получим:
,
где - постоянная времени каскада в области ВЧ, ;
,
где ;
.
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.
В области НЧ получим:
,
где - постоянная времени разделительной цепи в области НЧ. далее все так же, как для каскада с ОЭ.
2.10. Термостабилизация режима каскада на ПТ
Различают, по крайней мере, шесть типов ПТ, показанные на рисунке 2.32.
Проходные характеристики n-канальных ПТ в режиме обогащения, смешанном и обеднения приведены, соответственно на рисунке 2.33а,б,в, для p-канальных ПТ они будут отличаться противоположной полярностью питающих напряжений.
С помощью рассмотренной схемы автосмещения (рисунок 2.29) возможно обеспечение требуемого режима по постоянному току для ПТ, имеющих проходную характеристику, изображенную на рисунке 2.33а, и - (при отрицательном смещении) - на рисунке 2.33б. Более универсальной схемой питания ПТ является схема с делителем в цепи затвора (рисунок 2.34), способ
ная обеспечить любую полярность напряжения смещения .
В [1] приведен ряд полезных практических соотношений:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22
