Анализ на работата на усилвателя в средния диапазон - Studiopedia
Усилващо стъпало с ОЕ. Верига, пълна еквивалентна схема. Задаване на елементи. Еквивалентна схема за средночестотната област. Изчисляване на входно съпротивление. Режимна зависимост. Гранични стойности. изходен импеданс. Гранични стойности. Изчисляване на печалбата
Принципът на усилване се основава на следните зависимости. Флуктуациите на входното напрежение причиняват съответните колебания на базовия ток: ∆Ib= ∆Ube/Rin.tr, къдетоRin.trе входният импеданс на транзистора. Транзисторът усилва тези трептения в колекторната верига: ∆Ik≈ βdiff∆Ib, където βdiffе диференциалният коефициент на пренос на базовия ток. Променливият компонент на колекторния ток ∆Ik(или част от него) влиза в товара и създава върху него променливо напрежение, което съвпада по форма с входния сигнал.
Фигура 1 - Усилващ етап на биполярен транзистор с OE
Усилващата каскада трябва да съдържа нелинеен управляващ елемент (транзистор или лампа), източник на електрическа енергия и спомагателни елементи. Източникът на сигнала е свързан към входната верига, а товарът е свързан към изходната верига. Източникът на сигнал под формата на генератор с напрежениеEGи вътрешно съпротивлениеRG, а товарът - с резисторRН.Полярността на захранването EK осигурява работата на транзистора в режимактивен.
РезисторитеR1иR2задават необходимите постоянни токови компоненти във веригите на транзистора и постоянни напрежения на неговите електроди -работна точка на транзистора (делител на напрежението, който подава преднапрежение към базата на транзистора). Усилването на каскадата, ефективността и изкривяването на сигнала зависят от избора на работната точка.Резисторите R1 и R2 съставляват разделител на напрежението, а токът на разделителid създава капки за напрежение върху тяхu1 =iDR1 иU2 =iDR2, които са източници на мощност за устойчиви устойчиви и R2 2, които са устойчиви за устойчивост на устойчивост на мощност за устойчиви и колектори (волт 2, които са показани за POWER за R2 ). Съпротивлението на резисторите R1 и R2 е избрано така, че делителният токId да е по-голям от тока, който обикновено се консумира в транзисторните вериги. С такъв разделителен ток се увеличава стабилността на режима на работа на веригата, тъй като в този случай промените в тока в емитерните и колекторните вериги по време на работа на транзистора леко влияят на големината на захранващите напрежения. В същото време токът на делителя не трябва да се избира твърде голям (а резисторите R1 и R2 малки), тъй като това води до увеличаване на мощността, консумирана от делителя на напрежението от източника на захранване. В допълнение, резисторътR2 шунтира входния импеданс на усилвателя, което намалява входния и изходния ток на усилвателя. Задоволителният резултат дава компромисно решение, което осигурява подходяща стабилизация и печалба. Резисторите R1 и R2 са от порядъка на единици и десетки kOhm.
За да не влияят източникът на сигнала и натоварването на работата на DC транзистора, са включени изолационни кондензаториC1иC2, които имат ниско съпротивление в работния честотен диапазон. Кондензаторът C1 елиминира шунтирането на входната верига на каскадата от веригата на източника на DC входен сигнал, което позволява, първо, да се изключи потокът на DC през източника на входен сигнал, и второ, да се осигури независимост от вътрешното съпротивление на източника на напрежение RG въз основа на Ubp в режим на почивка. При изготвянето на еквивалентни схеми за средночестотната област беше взето предвид, че стойностите на капацитета C1,C2, C3 са избрани така, че техните съпротивления в диапазона на средните честоти (работни честоти) са достатъчно малки и могат да бъдат пренебрегнати. Резисторът RE е елемент с отрицателна обратна връзка, предназначен да стабилизира режима на покой на каскадата при промяна на температурата. Кондензаторът SE шунтира резистора RE за променлив ток, като по този начин изключва проявата на отрицателна обратна връзка в каскадата за променливи компоненти. Липсата на SC кондензатор би довела до намаляване на печалбите на веригата. Захранването E е накъсо.
Да предположим, че по някаква причина колекторният токIK0 ще се увеличи. Но тъй катоIЭ0 =IК0+IБ0, тогава увеличаването на токаIК0 ще доведе до увеличаване на емитерния ток IE0 и следователно до увеличаване на спада на напрежениетоURЭ на резистора RE. Увеличаването наURE, което е обратното на прехода емитер-база, ще доведе до намаляване на напрежението при прехода емитер-базаUBE и базовия токIB0, което ще доведе до намаляване на тока на колектораIK0. Напротив, ако по някаква причина токът на колектора намалее, тогава спадът на напрежениетоURE върху резистора RE намалява, което ще доведе до увеличаване на напрежението на прехода емитер-базаUBE. Това увеличава базовия ток и, следователно, колекторния ток. За да не се въвежда обратна връзка на променливия ток и да не се намалява усилването на каскадата, резисторът RE се шунтира с кондензатор SE с достатъчно голям капацитет (десетки микрофаради).
При липса на входен сигнал всички токове и напрежения в транзисторните вериги остават постоянни. Това състояние се нарича статичен режим или състояниеrest. Точката на почивка и стойностите на токовете и напреженията в режим
останалите са маркирани със символа "О".
Когато оценявате тока на покой, можете да използвате уравнението:
,
къдетоUBEOе напрежението база-емитер, определено от входната характеристика при базовия токIBO.
В статичен режим кондензаторътC1 се зарежда до напрежениетоUC1 =Ube.o, а кондензаторътC2 се зарежда доUC2 =Uc.o. Кондензаторите трябва да имат достатъчно голям капацитет, така че в режим на усилване на AC сигнали напрежениятаUС1 иUС2 да останат практически непроменени през периода на трептене на най-ниската честота.
Фигура 2 - Пълна (а) и опростена (б) еквивалентни схеми на усилвателно стъпало с OE за средночестотната област
Опростената схема (b) се различава от (a) по това, че не отчита влиянието на диференциалното съпротивление на колекторния преход rk dif, което е доста голямо и може да се игнорира при ниски съпротивления Rk.
Фигура 3 - Еквивалентна схема на каскадата с ОЕ за нискочестотната област
Еквивалентната схема занискочестотната област взема предвид изолационните кондензатори C1, C2 и кондензатора Ce, шунтиращ емитерния резистор. Съпротивленията на делителя R1 и R2 не се вземат предвид в еквивалентната схема за опростяване на анализа. Входният импеданс при ниски честоти се увеличава. Печалбата варира в зависимост от честотата. В нискочестотния диапазон той е много по-малък, отколкото в средночестотния диапазон.
В еквивалентната схема във високочестотната област е необходимо да се вземе предвид капацитетът на колекторния преход C * k.В областта на високите честоти печалбата намалява поради инерционните свойства на транзистора, както и факта, че капацитетът на колекторния преход има шунтиращ ефект.
Фигура 4 - Еквивалентна схема на каскадата с ОЕ за високочестотната област
Едновременното отчитане на всички елементи на еквивалентни схеми за различни честоти в едно води до пълна еквивалентна схема на CM с OE.
Фигура 5 - Пълна еквивалентна схема на усилвателното стъпало с OE
Анализ на производителността на усилвателя в областта на средната честота
При средни честоти такива фактори, които намаляват усилването, не се появяват:
- при ниски честоти крайното съпротивление на разделителните кондензатори;
- при високи честоти, намаляване на коефициента на диференциален ток на базата и шунтиращ ефект на изходния капацитет на колекторната верига и товарния капацитет.
Входно съпротивление :
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо