Реферат: Методы анализа транзисторных усилительных каскадов

ключевой режим (Д) и т.д.

Чтобы обеспечить работу усилительного каскада в том или ином динамическом режиме, надо правильно выбрать положение исходной рабочей точки (РТ) на статических вольт-амперных характеристиках УЭ, необходимо обеспечить стабильность этой РТ, малую зависимость положения РТ от свойств конкретного УЭ и условий его работы.

Таким образом, прежде чем приступать к анализу динамического режима работы усилителя, необходимо оценить качество статического режима, т.е. режима работы при отсутствии входного сигнала, когда все токи в схеме усилительного каскада определяются действием постоянных источников напряжения. В процессе анализа статического режима необходимо определить положение исходной РТ, оценить стабильность этого положения при различных возмущающих факторах, вычислить значения постоянных токов и напряжений в схеме.

В основе анализа статического и динамического режимов работы транзисторного усилительного каскада лежат методы последовательного упрощения схемы усилителя схемами замещения и использование теории активных линейных четырехполюсников. Транзистор как усилительный элемент может рассматриваться как зависимый источник сигнального напряжения или тока (управляемый генератор сигнального напряжения или тока) или как нелинейное сопротивление постоянному току, мгновенное значение которого изменяется по закону входного гармонического колебания.

Наиболее распространенной схемой усилительного каскада, увеличивающего напряжение входного сигнала, является усилитель, выполненный по схеме с общим эмиттером, типовая схема которого показана на рисунке 6.10.

Рис.6.10. Усилитель с общим эмиттером

Характеристика схемы: транзисторный резистивный усилитель напряжения с общим эмиттером, автоматическим напряжением смещения, последовательным коллекторным питанием и резистивно-ёмкостной связью с последующим каскадом.

Назначение элементов:

транзистор VT n- p- n типа - усилительный элемент. Преобразует энергию источника постоянного напряжения Е _К в энергию колебаний в нагрузке по закону изменения входного гармонического колебания;

резистор R _К - сопротивление нагрузки усилительного элемента. На нем выделяется усиленное напряжение сигнала;

С _Р - разделительный конденсатор (десятые доли мкФ). Обеспечивает разделение цепей данного и последующего каскадов по постоянному току;

R _Ф , С _Ф - фильтр низкой частоты (сотни ом, десятки микрофарад). Устраняет протекание переменной составляющей через источник постоянного напряжения Е _К , исключая бесполезные потери на его внутреннем сопротивлении, а также минимизирует паразитную связь между различными каскадами через общий источник Е _К на частоте усиливаемого сигнала;

R _Б1 , R _Б2 - базовый делитель (от единиц до десятков килоом), обеспечивает фиксированное напряжение смещения базы;

R _Э , С _Э - цепь автоматического базового смещения (сотни ом, десятки микрофарад). Совместно с базовым делителем резистор R _Э реализует схему эмиттерно-базовой стабилизации тока коллектора;

Е _К - источник питания. Обеспечивает необходимые постоянные напряжения на переходах транзистора для обеспечения активного режима его работы;

R _H , C _H - эквивалентная нагрузка.

2. Анализ статического режима работы

Статический режим работы характеризуется отсутствием на входе усилителя гармонического сигнала (). Через транзистор и другие элементы схемы протекают постоянные токи, обусловленные действием Е _К . Если учесть то обстоятельство, что сопротивление конденсатора для постоянного тока бесконечно велико, то все емкости в схеме на рисунке 6.10 можно заменить разрывом цепи. Тогда эквивалентная схема усилительного каскада для статического режима примет вид, как на рисунке 6.11.

Рис.6.11. Эквивалентная схема усилителя в статическом режиме

Выбранный режим работы обеспечивают включенные в схему резисторы, для правильного выбора которых необходимо знать цепи протекания постоянного тока в схеме.

Цепь тока базы: + Е _К ®R _Ф ®R _Б1 ® база-эмиттер ® - Е _К ® + Е _К .

Цепь делителя: + Е _К ®R _Ф ®R _Б1 ®R _Б2 ® - Е _К ® + Е _К .

Цепь тока коллектора: + Е _К ®R _Ф ®R _К ® коллектор-база-эмиттер ®R _Э ®® - Е _К ® + Е _К .

В этой схеме базовый вывод транзистора питается от низкоомной цепи R _Б1 , R _Б2 (базовый делитель), которая задает постоянное напряжение на базе В. Для стабилизации режима работы ток делителя I _Д необходимо выбирать в 3 - 10 раз больше тока базы:

(6.54)

Поскольку величина R _Ф выбирается таким образом, чтобы U _Rф £ 0,1Е _К , неравенство (6.54) можно переписать в виде

(6.55)

Для стабилизации режима работы необходимо также выбирать сопротивление в коллекторной цепи транзистора по условию