СХЕМОТЕХНИКА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

СХЕМОТЕХНИКА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Автор Останин Б.П. Конец слайда

Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 1. Всего 23.

Способы включения транзисторов

Вход

ВыходБ

К

Э

Включение с ОЭ

Вход

Выход

Включение с ОК

Вход Выход

Включение с ОБ

Выход

Вход

З

С

И

Включение с ОИ

ВыходВход

Включение с ОС

ВыходВход

Включение с ОЗ

Включение биполярного транзистора структуры n-p-n

Включение полевого транзистора с каналом n-типа



Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером



uВХ

RК

UПVT

RБ1

RБ2

+

uКЭ

КБ

Э

uВЫХ

uВХ

RК

UПVT

RБ1

RБ2

+

uВЫХ

КБ

Э

URК

RН



При отсутствии сигнала (iВХ = 0) в цепях усилительного каскада протекают только постоянные токи (IRБ1 , IRБ2 , IБ , IК , IЭ ), созданные источником питания UП. Эти токи вызывают постоянные напряжения на сопротивлениях каскада и между выводами транзистора (URБ1 , URБ2 , UБЭ , URК

, UКЭ ). Такой режим называют режимом покоя.



IВЫХ

RН

uВХ = 0

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+

UВЫХ = UКЭIRБ2

IRБ1

IБiВХ = 0

IК

IЭUБЭ



RН

IВЫХ

uВХ = 0

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+_

UВЫХ = UКЭIRБ2

IRБ1

IБiВХ = 0

IК

IЭUБЭ

+





Входная и выходные характеристики б/п транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером

IБ max

IБ min

UБЭ maxUБЭ min

IБ

UБЭ

0

IK max

IK

UKЭ0

IKmin

UKЭmin UKЭmax UП

UKБ=0

IБ=0IБmin

IБmax

Точка насыщения

Точка отсечки

К

П

R

U

К

ПК R

UI

max

Когда транзистор полностью открыт, его сопротивление очень мало (принимаем его равным нулю)

Когда транзистор полностью закрыт, его сопротивление очень велико (принимаем его равным бесконечности)

0КЭU

0

К

ПК R

UI ПКЭ UU

КЭК

ПК RR

UI



Классы усиления усилительных каскадов

В зависимости от значения и знака напряжения смещения UСМ и напряжения сигнала uC в схеме транзисторного каскада возможно несколько принципиально различных режимов его работы. Эти режимы называют классами усиления.



Класс А

В этом режиме ток протекает в течение всего периода.

2П

ПКЭ

UU

К

ППК R

UI

2

ПКК II 2

)( minmaxmax

ККК

III



uВХ = uБЭ

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+

uВЫХ = uКЭiRБ2

iRБ1

iБiВХ

iК

iЭ

iВЫХ

t

t

IБ max

IБ min

UБЭ maxUБЭ min

IБ П

UБЭ П

Т.П.

iБ

uБЭ0

Класс А



IK max

IK

UKЭ

0

IKmin

UKЭmin UKЭmax UП

IБmin

IБmaxК

П

R

U

IБП

t

tТ.П.

Класс А



uВХ = uБЭ

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+ _

uВЫХ = uКЭIRБ2

IRБ1

IБiВХ

IК

IЭ

iВЫХ

Класс А

В этом режиме ток протекает в течение всего периода.

2П

ПКЭ

UU

К

ППК R

UI

2

ПКК II 2

)( minmaxmax

ККК

III

2

)( maxmin ККПК

III

5,0

ПКПКПК UIP Мощность, рассеиваемая в транзисторе -

По найденным значениям IКП и IК max для известного значения h21Э определяют IБ П, IБ max, UБЭ П и UБЭ max.



uВХ = uБЭ

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+ _


IRБ1

IБiВХ

IК

IЭ

iВЫХ

IБ max

IБ min

UБЭ max

UБЭ min

iБ

uБЭ

0

IБmax

IKminIБmin

IK max

IK

UKЭ

0UKЭmin UKЭmax UП

К

П

R

U

t

t

IБП2

UБЭ2

t

t

IБП1

UБЭ1

IБП1

t

tIКП 1

UКЭП 1

IБП2

t

tIКП 2

UКЭП 2



uВХ = uБЭ

RК

UП

VT

RБ1

RБ2

+ _


IRБ1

IБiВХ

IК

IЭ

iВЫХ

IБ max

IБ min

UБЭ max

UБЭ min

iБ

uБЭ

0

t

t

IБП2

UБЭ2

IБmax

IKminIБmin

IK max

IK

UKЭ

0UKЭmin UKЭmax UП

К

П

R

U

IБП2

t

tIКП 2

UКЭП 2



Точка покоя режима класса В. Она же точка отсечки

IK max

IK

UKЭ

0

IKmin

UKЭmin UKЭmax UП

UKБ=0

IБ=0IБmin

IБmax


К

П

R

U

Класс В В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает только в течении половины периода. Напряжение смещения равно нулю (UСМ = 0). При этом IКП = IКmin 0 и UКЭ П = UП - RКIКmin UП.

Положительным являются хорошие энергетические показатели (теоретический КПД до 0,785).

Недостатки

1. Усиливается только одна полуволна.

2. Большие нелинейные искажения (искажения типа «ступенька»).



RНuВХ

uВЫХ

VT1

VT2

+

+ _

_



IK max

IK

UKЭ

0

IKmin

UKЭmin UKЭmax UП

UKБ=0

IБ=0IБmin

IБmax


Точка отсечки

К

П

R

U

Точка покоя класса АВ

Класс АВ

В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает больше половины периода. Напряжение смещения равно или немного превышает UБЭ min.

Хорошие энергетические показатели.

Усиливается только одна полуволна.

Нет искажений типа «ступенька».



Класс С В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает меньше половины периода. Напряжение смещения отрицательное. Транзистор больше половины периода находится в режиме отсечки. Усиливается только верхняя часть полуволны.

Это ключевой режим. На выходе получается напряжение в виде прямоугольных импульсов. Напряжение смещения равно нулю или отрицательное. Входное напряжение должно принимать либо значение меньше UБЭmin либо больше UБЭmax.

Класс D

Хорошие энергетические показатели (большой КПД).Большие нелинейные искажения.

Широко применяется в мощных резонансных усилителях (в радиопередающих устройствах).

КПД близок к единице.


Процесс и классы усиления. ОЭ.. Слайд 18. Всего 23.

КАК ПРОИЗВОДИТСЯ РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КАСКАДА ПОКАЗАНО НА

СЛЕДУЮЩЕМ ПРИМЕРЕ



uВХ

RК

UПVT

RБ1

RБ2

+

uВЫХ

КБ

Э

URК

RН

Схема замещения усилительного каскада ОЭ

h21ЭiБh22Э

CК RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ

RК

ТРАНЗИСТОР



ЭБ

ЭБВХ hR

hRR

11

11

ККЭВЫХ RRhR 22

h21ЭiБh22Э

CК RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ

RК


На средних частотах ёмкостное сопротивление ХСК очень велико и в расчёт не принимается, так как ток в нём практически равен нулю.



БЭНВЫХ ihRu 21НК

НКН RR

RRR

БЭВХ ihu 11

Э

ЭН

БЭ

БЭН

ВХ

ВЫХU h

hR

ih

ihR

u

uK

11

21

11

210

h21ЭiБ

RБ h11ЭuВХ uВЫХ


iБ h21ЭiБ

НR



))(( 11

21

ЭБНК

БКЭ

ВХ

НI hRRR

RRh

i

iK

Б

ЭББ

ЭБ

ЭБ

БЭ

ЭБ

ЭБ

ВХ

ВХ

ВХВХ R

hRi

hR

hRih

hR

hRu

R

ui

)( 11

11

11

11

11

11

)(2121

НК

КБЭ

Н

НБЭ

Н

ВЫХН RR

Rih

R

Rih

R

ui

h21ЭiБRК

RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ


iБiВХ



Documents

СХЕМОТЕХНИКА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ