Экзаменационный билет № 30(1)

Входное и выходное сопротивления усилителя на биполярном транзисторе в схеме с ОЭ: нарисуйте схему замещения усилителя и по схеме сделайте вывод формулы для входного сопротивления

в области средних частот ёмкости конденсаторов С_р1; С_р2; С_э считаем бесконечно большими, сопротивления их равными нулю и поэтому в схемах замещения их учитывать не будем.

паразитными емкостями транзисторов также пренебрегаем;

Схема усилителя на транзисторе с ОЭ Эквивалентная схема усилителя на средних частотах (ОЭ)

 объемное сопротивление в слое базы;

r_к  дифференциальное сопротивление коллекторного перехода для схемы с ОБ;

дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода и области эмиттера;

 сопротивление коллекторного перехода и области коллектора транзистора;

r_ист  сопротивление источника входного сигнала.

Вывод формул входного и выходного сопротивлений усилителя на транзисторе с ОЭ

.

Примечание. Вывод формулы для входного сопротивления схемы с ОЭ был дан без учёта влияния режимных элементов. Если необходимо учесть влияние сопротивлений базового делителя в схеме с ОЭ, а в схеме с ОБ сопротивление гасящего резистора R_б1 по переменной составляющей сигнала, то преобразование формул для r_вх будет несложным: названные сопротивления режимных элементов и входное сопротивление усилителя по переменной составляющей сигнала включены параллельно

Выходное сопротивление усилителя на транзисторах с ОЭ.

где

правило, которого надо придерживаться при эксплуатации полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

В соответствии с правилом «одной трети» элементы R_с и R_и выбирают такими, чтобы напряжения U_сип, U_с = I_с R_с, U_ип = I_с R_и составляли примерно одну треть от напряжения источника Е_с.

Экзаменационный билет № 29(2)

Обратные связи в усилителях. Классификация ОС. Влияние ООС на коэффициент усиления усилителя.

Обратной связью называется такая электрическая связь между выходом и входом усилителя, при которой часть энергии усиленного сигнала с выхода усилителя подается обратно на его вход, усиливая или подавляя входной сигнал.

В практике усилительных устройств используются обратные связи (ОС) и по переменной составляющей тока. Причём ОС могут быть не только отрицательными (ООС), но и положительными (ПОС). Например, все операционные усилители работают с ООС, а компараторы и автогенераторы ─ с ПОС.

Паразитная ОС нарушает нормальную работу усилителя, а возникает она в результате взаимного влияния цепей друг на друга. Например, если усилитель, рассчитанный на работу в диапазоне низких частот, перевести в режим усиления напряжения высокой частоты, то за счёт связи выходной цепи с входной через проходную ёмкость «коллектор-база» часть усиленного выходного напряжения попадает на вход в фазе со входным сигналом. Усилитель может перейти в режим генератора (паразитное самовозбуждение усилителя) ─ это случай паразитной ПОС.

Полезная ОС способствует улучшению основных характеристик усилителя, а возникает она в результате применения специальных схем.

Чтобы часть энергии усиленного сигнала с выхода усилителя передать на вход, необходимо между входом и выходом включить элемент обратной связи (ЭОС), или иначе  схему цепи обратной связи.

Обратная связь в усилителях может быть как по напряжению, так и по току: это зависит от того, как подключена цепь обратной связи к нагрузке на выходе усилителя. Кроме того, по способу подключения напряжения ОС к источнику входного усиливаемого сигнала различают параллельные и последовательные ОС.

Последовательная ОС по напряжению ─ это когда напряжение обратной связи (Uос) будет изменяться пропорционально выходному напряжению, а по отношению к входному сигналу напряжение ОС подключается последовательно с источником входного сигнала (U_с).

Параллельная обратная связь по напряжению ─ это когда напряжение обратной связи (U_ос) будет изменяться пропорционально выходному напряжению, но по отношению к входному сигналу напряжение ОС подключается параллельно с источником входного сигнала (U_с).

Последовательная ОС току ─ это когда напряжение обратной связи (Uос) будет изменяться пропорционально току нагрузки, а по отношению к входному сигналу напряжение ОС подключается последовательно с источником входного сигнала (U_с). Например, в схеме усилителя (рис.5.8) при разомкнутом ключе «К» действует последовательная ООС по переменной составляющей тока ( и по постоянной тоже).

Параллельная обратная связь по току

─ это когда напряжение обратной связи (Uос) будет изменяться пропорционально току нагрузки, а по отношению к входному сигналу напряжение ОС подключается параллельно с источником входного сигнала (U_с).

Смешанная обратная связь: используется комбинация первых двух способов, при этом напряжение обратной связи содержит две составляющие, пропорциональные напряжению и току.

– коэффициент прямой передачи сигнала с выхода на вход

Чтобы оценить, какая часть напряжения с выхода через цепь обратной связи попадает на вход усилителя, введём понятие коэффициента передачи цепи обратной связи  :

Пределы изменения  от 0 до + 1  при положительной обратной связи и от 0 до  1  при отрицательной обратной связи.

Чем больше , тем глубже обратная связь. Напряжение обратной связи (U_ос) в общем случае

При наличии обратной связи в усилителе на его вход поступает сумма двух напряжений: напряжение обратной связи и напряжение от источника сигнала:

;

;

Если напряжение обратной связи окажется в фазе со входным сигналом, то такую обратную связь принято называть положительной (автогенераторы, компараторы работают с положительной обратной связью). При положительной обратной связи (ПОС) общий коэффициент усиления увеличивается.

Если напряжение обратной связи окажется в противофазе с входным сигналом, то такую обратную связь принято называть отрицательной  ООС (усилители, операционные усилители и пр.).

Произведение « К» называется фактором обратной связи, его знак совпадает со знаком обратной связи; при положительной обратной связи знаменатель дроби уменьшается, а коэффициент усиления увеличивается, при отрицательной обратной связи знаменатель дроби увеличивается, а коэффициент усиления уменьшается.

Если фазовый сдвиг между напряжениями U_с и U_ос будет равен «», то в этом случае

.

И, следовательно, коэффициент усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, уменьшается в раз по сравнению с коэффициентом усиления без ОС. В тех схемах, где используется глубокая ООС коэффициент усиления усилителя практически не зависит от параметров усилительного тракта, так как произведение «К» в этом случае значительно больше единицы, поэтому

Входное сопротивление схемы усилителя на транзисторе с ОБ.

Вывод формул входных сопротивлений для схем усилителей на транзисторе с ОБ

Рис.6.3 Схема усилителя на транзисторе с ОБ

Рис.6.4. Эквивалентная схема усилителя на средних частотах (ОБ)

Вывод формулы выходного сопротивления усилителя на транзисторе с ОБ по схеме замещения.

Если дифференциальное сопротивление r_к окажется гораздо больше сопротивления нагрузки в цепи коллектора R_к, то выходное сопротивление будет определяться сопротивлением Если же дифференциальное сопротивление r_к окажется соизмеримым с R_к, то выходное сопротивление усилителя будет определяться параллельным соединением этих сопротивлений