Лекции.ИНФО


Усилители на биполярном транзисторе



Схема усилителя на биполярном транзисторе приведена на рис. 6.7, а. В этой схеме сопротивления R1 и R2 задают режим покоя (П) каскада, при котором в транзисторе протекают только постоянные токи покоя базы Iб.п, коллектора Iк.п и эмиттера Iэ.п. Также на базе, коллекторе и эмиттере действуют постоянные напряжения покоя Uб.п , Uк.п , Uэ.п .

Емкости С1 и С2 — разделительные. Емкость С1 препятствует протеканию постоянного тока с делителя R1 R2, а емкость С2 препятствует прохождению постоянного напряжения на сопротивле-

 

 

 

ние Rн (на котором будет переменная составляющая коллекторного напряжения). Сопротивление Rэ определяет ток покоя через транзистор при заданном напряжении Uб.п. Это сопротивление для переменного сигнала является отрицательной обратной связью, предназначенной для стабилизации режима покоя транзистора при изменении его температуры. Например, при увеличении из-за роста температуры тока коллектора покоя Iк.п возрастают ток эмиттера покоя Iэ.пи падение напряжения на сопротивлении Rэ, поскольку

Uэ.п = Iэ.п Rэ.

Так как напряжение Uб.пфиксировано делителем R1 R2, то с увеличением Uэ.ппроисходит закрывание транзистора, что приводит к уменьшению коллекторного тока. Происходит автоматическая балансировка режима работы транзистора в режиме покоя.

Введение сопротивления Rэ изменяет работу каскада и при усилении переменного входного сигнала. Переменный ток эмиттера создает на этом сопротивлении падение напряжения Uэ.= Iэ. Rэ,которое уменьшает усиливаемое напряжение. Коэффициент усиления каскада

 


 

Для исключения протекания переменного тока через сопротивление Rэего необходимо шунтировать сопротивлением Сэ, при наличии которого общее сопротивление в цепи эмиттера

 

Расчет параметров каскада в режиме покоя по постоянному току проводят графоаналитическим методом с использованием статических входных и выходных вольт-амперных характеристик (рис. 6.7, б, в).

Для определения параметров выходного сигнала в динамическом режиме усиления сопротивление нагрузки Rн подключается параллельно сопротивлению Rk. Тогда общее сопротивление в цепи коллектора Rк.о= Rк Rн / (Rк + Rн ).При этом следует учитывать, что ХС2 = 0.

Сопротивление Rк >Rк.о , поэтому нагрузочная прямая (см. рис. 6.7, б) проходит по линии С Д.

Рассмотренный каскад дает ограниченное усиление из-за того, что сопротивление Rк определяет рабочую точку на выходных характеристиках по постоянному току с учетом допустимых нелинейных искажений. С увеличением Rкнелинейные искажения увеличиваются.

Усилители напряжения на полевом транзисторе

Схема усилителя на полевом транзисторе приведена на рис. 6.8, а, а его эквивалентная схема показана на рис. 6.8, б. Емкость Со является здесь входной емкостью второго каскада.

По эквивалентной схеме можно рассматривать работу усилителя на различных частотах. В средней части частотного диапазона от 200 до 3000 Гц сопротивление емкости С0 достаточно большое, и оно не шунтирует сопротивления Rс и R1поэтому общее сопротивление в стоке транзистора

 

 


Коэффициент усиления каскада


 

 

где Ic - ток в стоке транзистора; µ— статический коэффициент


 

 

усиления полевого транзистора; а = Ri / Rо.скоэффициент нагрузки.

 

 

При Ri >> R1, R1 >> Rc можно считать R1 / Rc >>[1 + Ri / R1], и тогда коэффициент усиления в средней части частотного диапазона


 

 

где S — крутизна характеристики полевого транзистора.

Частотная характеристика рассматриваемого усилителя приведена на рис. 6.8, в.

Для увеличения коэффициента усиления выбирают большее сопротивление Rс, но при этом уменьшается частотный диапазон усилителя, поэтому для полевых транзисторов принимают Rс = (0,01. ..0,25) Ri.

Сопротивление Ri должно быть в 5... 10 раз больше Rс, но при этом оно не должно превышать 2 МОм, так как в этом случае на нем создается напряжение смещения за счет токов утечки затвора. Кроме того, с увеличением номинала резистора Rс снижается эффективное напряжение сток—исток.

Операционные усилители

Операционные усилители (ОУ), широко применяемые в электронной аппаратуре за счет своей универсальности и многофункциональности, представляют собой специальные усилители постоянного тока.

Электрические схемы ОУ весьма разнообразны. Например, они могут быть с одним или двумя входами; также различают ОУ с параметрической компенсацией дрейфа нуля, преобразованием сигнала и автоматической коррекцией дрейфа нуля.

В усилителях с непосредственными связями компенсация дрейфа нуля осуществляется за счет построения входных каскадов по симметричной балансной или дифференциальной схеме.

В усилителях с преобразованием сигнала для усиления постоянной составляющей используется импульсная стабилизация типа модуляция — усиление — демодуляция.

Автоматическая коррекция дрейфа нуля может быть периодической и непрерывной.

Для ОУ принципиальное значение имеют три параметра: входное сопротивление Rвх, скорость нарастания выходного сопротивления р = Δ Uвых /ΔТ (где Δ Uвыхвыходное напряжение сдвига; ΔТ — разность температур) и температурный дрейф напряжения смещения Δ Uсм/ ΔТ = 1... 5 мкВ/°С. Любой из этих параметров может быть улучшен, но за счет ухудшения других.

По указанным параметрам различают ОУ:

прецизионные, предназначенные для применения в контрольно-измерительной аппаратуре;

быстродействующие для схем, где требуются широкая полоса пропускания, высокая скорость нарастания выходного напряжения и малое время установления выходного напряжения;

универсальные или средней точности;

микромощные и программируемые, в которых рабочий ток задается внешним резистором;

с высоким входным сопротивлением;

малошумящие;

многоканальные (двух-, трех- и четырехканальные);

мощные.

Прецизионные, быстродействующие, микромощные, малошумящие широкополосные ОУ относятся к классу специализированных, поскольку один или несколько параметров у них имеют значение, близкое к предельному.

Универсальные ОУ

На рис. 6.9, а приведена базовая схема двухкаскадного универсального ОУ, содержащая входной дифференциальный усилитель на транзисторах VТ1... VТ4 и второй каскад усиления с общим эмиттером — транзисторы VТ5 и VT6. На выходе схемы включен двухтактный усилитель мощности — эмиттерный повторитель. Второй каскад усиления работает как интегратор на высоких частотах, поскольку на инвертирующем входе (базе VТ5) включен конденсатор коррекции с емкостью С = 30 пФ.

Работу входного дифференциального каскада можно проиллюстрировать диаграммой распределения токов усилителя КР140УД7, показанной на рис. 6.9, б. При равенстве входных напряжений токи эмиттеров транзисторов VТ1 и VT2 равны току I1, поэтому одинаковы и токи эмиттеров транзисторов VТЗ и VТ4. При этом полагают, что базовые токи транзисторов пренебрежимо малы. При идентичности технологических параметров токи транзисторов VТ4 и VТЗ всегда будут равны.


Такое включение транзисторов называют «зеркалом токов». Потенциал точки В (см. рис. 6.9, а) — выхода дифференциального усилителя равен примерно2Uб - э. Когда появляется напряжение между входами ОУ, токи эм:иттеров транзисторов VТ1 и VТ2 изменяются на значение ±Uвх /(2 х 26) мВ.

Допустим, что ток транзистора VТ1 получил приращение ΔI = = Uвх /(2 х 26) мВ. Тогда ток транзистора VТ2 должен уменьшиться на такую же величину, поскольку оба эти транзистора питаются от генератора стабильного тока.

Нагрузка «зеркало токов» удваивает изменение тока на выходе первого каскада. Действительно, в точку В поступает ток ΔIвых1 = = -2ΔI, поскольку второе приращение ΔI есть отклик коллекторной цепи транзистора VТ4 на изменение его базового напряжения, которое, в свою очередь, вызвано приращением тока транзистора VТЗ на величину ΔI.

Далее сигнал усиливается вторым каскадом на транзисторах VТ5 и VТ6 и поступает на усилитель мощности, построенный на транзисторах VT7 и VТ8. Токи 11 и 12 каскадов ОУ стабилизируются различными по конфигурации схемами внутренней стабилизации.









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 179;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная