- •Письменные лекции
- •2010 Предисловие
- •Лекция 1 общие сведения об аналоговых электронных устройствах
- •1.1. Основные определения и классификация электронных устройств
- •1.2. Классификация и область применения аэу
- •1.3. Энергетическое представление аэу
- •1.4. Усилительные приборы аэу.
- •1.5. Принципы построения аэу
- •Лекция 2 система показателей аналоговых электронных устройств
- •2.1. Основные технические показатели и характеристики аэу
- •2.2. Энергетические показатели
- •2.3. Спектральные показатели
- •2.4. Временные показатели
- •2.5. Связь между частотными и временными характеристиками
- •2.6. Динамические показатели
- •Лекция 3 анализ работы усилительных каскадов
- •3.1. Работа усилительного каскада в режиме малого сигнала.
- •3.1.1. Критерии и особенности малосигнального режима работы транзистора
- •3.2. Представление уп эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.
- •3.2. Способы включения транзистора в схему усилительного каскада.
- •3.2. Представление уп эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.
- •3.3. Методы анализа линейных усилительных каскадов
- •3.4. Активные элементы уу
- •3.4.1. Биполярные транзисторы
- •3.4.2. Полевые транзисторы
- •3.5. Усилительный каскад на бт с оэ
- •3.2. Работа транзистора при большом уровне сигнала
- •3.2.1. Построение динамических характеристик
- •Лекция 4 влияние обратных связей на рабору усилительных каскадов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Характеристики усилителей с ос
- •4.3. Проходная проводимость и ее влияние на входные свойства усилительных схем
- •4.4. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •4.5. Паразитные ос в многокаскадных усилителях
- •4.6. Фон переменного тока в усилителях с паразитными ос
- •Лекция 5 усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •5.1. Термостабилизация режима усилительного каскада на бт
- •5.2. Основные схемы питания и термостабилизации бт.
- •5.3. Анализ усилительных каскадов на бт в режиме усиления сигнала
- •5.3.1. Усилительный каскад на бт с оэ
- •5.3.2. Усилительный каскад на бт с об
- •5.3.3. Усилительный каскад на бт с ок
- •5.3.4. Характеристики бт при различных схемах включения
3.2. Представление уп эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.
3.2. Способы включения транзистора в схему усилительного каскада.
Основными звеньями, на базе которых осуществляется синтез и эскизное проектирование усилительных схем, являются одиночные усилительные каскады. Знание разработчиком свойств этих каскадов – первоочередное условие грамотного составления им принципиальной схемы.
Исходным пунктом при проектировании одиночного каскада является выбот способа включения в его схему УП. Возможно шесть способов подключения трехполюсного элемента в схеме, но практически в усилительных схемах использкются только три, т.к. только при этих трех способах входные сигналы обладают эффективным управляющим воздействием на выходной ток. Эти применяемые способы включения иллюстрируют рис. 3.* для каскадов на БТ и рис. 3.* для каскадов на ПТ, где приведены эквивалентные схемы каскадов на переменном токе.
Рис. 3.*. Способы включения БТ в схему усилительного каскада: а – схема с ОИ; б – схема с ОС; в – схема с ОЗ
Рис. 3.*. Способы включения ПТ в схему усилительного каскада: а – схема с ОЭ; б – схема с ОК; в – схема с ОБ
Во всех схемах один из электродов УП является общим для входных 1 – 1´ и выходных 2 – 2´ цепей (для входного контура и конткра нагрузки), поэтому схемы на рис. 3.*, а – в называют соответтвенно с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ), а схемы на рис. 3.*, а – в – схемами с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).
В отношении возможных областей применения способов включения можно сформулировать ряд рекомендаций.
1. Наибольшее усиление по мощности обеспечивает включение УП по схеме с ОЭ или ОИ. Это включение считается основным. При нем в каскаде имеет место не только наибольшее усиление по мощности, но и, как правило, существенные усиления по току и напряжению, приближающиеся к максимально допустимому. Поэтому на использовании схем с ОЭ и ОИ ориентируются в первую очередь. Приведенные ранее соотношения (3.*) и (3.*) для g-параметров относятся к этим схемам включения. В дальнейшем параметры, относящиеся к этим схемам, будем в формульных соотношениях использовать без каких-либо дополнительных индексов, тогда как параметры, относящиеся к другим включениям, будем снабжать соответствующими инжексами. Так, например g11к означает входную проводимость, соответствующую включению транзистора по схеме с ОК.
2. В ряде случаев получение наибольшего усиления не является главной задачей. В связи с этим часто в усилителях применяются и другие изображенные на рис. 3.* и 3.* схемы включения, которые по ряду параметров и свойств превосходят основную схему включения.
В схеме с ОК (см. рис. 3.*, б) и ОС (см. рис. 3.*, б) коэффициент передачи напряжения близок к единице, в результате чего выходной сигнал по величине и фазе повторяет входной (uвых = uвх). Поэтому эти каскады называются повторителями напряжения (эмиттерный повторитель – рис. 3.*, б, истоковый повторитель – рис. 3.*, б). основным достоинством этих каскадов является то, что они обладают малой входной и большой выходной проводимостью. Плэтому указанные каскады используются как согласующие и рахделительные, обеспечивающие высокие значения сквозного коэффициента передачи при прохождении сигнала от высокоомного источника ЭДС к низкоомным цепям, приближая коэффициент передачи входной цепи к максимально допустимому значению, равному единице.
Частое применние повторители напряжения находят в каскадах, работающих на радиочастотный кабель. Такой кабель является низкоомной нагрузкой и во избежание шунтирующего ее воздействия на выход каскада последний должен обладать малым выходным сопротивлением.
3. В схемах с ОБ (см. рис. 3.*, в) и ОЗ (см. рис. 3.*, в) выходной ток практически равен входному, поэтому эти схемы можно назвать повторителями тока (вытекающий выходной ток повторяет втекающий входной). Повторители тока не обладают усилением по току, имеют большую входную проводимомть и пониженное (по сравнению с основной схемой) усиление по мощности. Все это ограничивает сферуприменения схем с ОБ и ОЗ. В основном эти схемы включения УП применяются в высокоомных схемах там, где становится заметным влияние паразитных обратных связей через проходную паразитную емкость, связывающую выходную цепь каскада с его входом.
Соотношения (3.*) применимы при любой схеме включения транзистора при условии использования в них параметров, относящихся к соответствующей схеме включения. Так, для схем включения, отличных для основной, выражают через параметры последней. При этом соотношения для параметров схем квлючения с ОК и ОС идентичны. Аналогичную идентичность имеют соотношения для схем включения с ОБ и ОЗ:
g11к = g11с = g11; g11б = g11з = g11+g11+g21+g22;
g21к = g21с = −g11−g21; g21б = g21з = −g21−g22;
g22к = g22з = g11+g11+g21+g22; g22б = g22з = g22.
В БТ и ПТ численные значения g-параметров такие, что g21>>g11>>g22>>g12, в результате чего в (3.*) можно при вычислениях использовать следующие приближенные соотношения:
g11к = g11с = g11; g11б = g11з = g11+g11+g21+g22;
g21к = g21с ≈ −g21; g21б = g21з ≈ −g21;
g22к = g22з = g11+g11+g21+g22; g22б = g22з = g22.