АНАЛ.ЭЛЕКТРОНИКА / theory

Коэффициенты усиления эмиттерного повторителя по току без учета

RБ при IВХ= IБ

КiКЗ

IВЫХКЗ

IЭ

(1 ) ,

(2.105)

IВХ

IБ

RЭ

Ki

IВЫХ

(1 )

,

(2.106)

RЭ RН

IВЫХ

IВХ

RГ

RЭ

KI

iBX Ki

(1 )

(2.107)

RГ RВХ

RЭ RН

IГ

Влияние RБ учитывается дополнительным коэффициентом в форму-

лах (2.105-2.107)

'i

IБ

RБ

(2.108)

IВХ

RБ h11Э (1 ) RЭН

КiКЗ

IВЫХКЗ

IБ

IВЫХКЗ

i'

(1 )

(2.109)

IВХ

IБ

IВХ

Ki

IВЫХ

IБ

IВЫХ

'i (1 )

RЭ

,

(2.110)

IВХ

IБ

IВХ

RЭ RН

KI

IВЫХ

iBX

i'

Ki

RГ

i' (1 )

RЭ

(2.111)

RГ RВХ

RЭ RН

IГ

Коэффициент усиления по мощности

KP KU Ki Ki

(2.112)

Увеличение коэффициента передачи тока базы приводит к улучшению практически всех основных параметров эмиттерного повторителя. Коэффициенты Ki, KР и RВХ увеличиваются, RВЫХ уменьшается, а KU стремится к единице. Поэтому в практических схемах широко используют повторители напряжения на составных транзисторах.

60

2.13.Применение эмиттерного повторителя для согласования источника сигнала и нагрузки

	RГ
		Uн	+Eк
1.1 В	1кОм
Eг	1мA	Rн=0,1кОм	Rг
			EГ
			Rн

Рис. 2.29. Пример применения ЭП для согласования источника сигнала и нагрузки

При непосредственном подключении нагрузки

Uн e		Rн	1.1	0,1		0,1В e
	Г RГ Rн						Г
			1 0,1
Для согласования источника сигнала						и нагрузки применим эмит-

терный повторитель.

				RГ
Rг	h11Э			1+β	h11Б 10 Ом
1k	1k		1,1В	10	10
		(1+β)Rн			Iэ=Iн	Rн
Eг	IБ	10 кОм		Eг		100 Ом

Рис. 2.30. Схемы замещения

				Rн (1 )			10
Uн e							1.1		0,92В e
	Г R			h	Rн (1 )					Г
			Г				1 1 10
				11Э

2.14. Усилитель на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером и эмиттерным повторителем

Основной недостаток усилителя ОЭ− высокое выходное сопротивление, сильное влияние сопротивления нагрузки.

61

			Eк
		Rк		С			Uвых
	Uвх					Rн
	Рис. 2.31. Усилитель ОЭ
Uвх I Б h11Э ,				Uвыххх Iк Rк ,
Uвых Iк Rкн ,			Kuxx			Iк Rк			Rк ,
						IБ h11Э				h11Э
Кu Iк Rкн Rкн ,		Кu Кuхх					Rн			Кuхх UВЫХ .
I Б h11Э	h11Э					Rк Rн
При Rн<<Rк, UВЫХ <<1, КU << КUХХ, имеем ДЛН1 на рис. 2.33.
Для согласования	усилителя ОЭ с высоким выходным сопротивле-
нием Rвых Rк и низкомной нагрузкой применяем ЭП.
					+Ек
Rк	1кОм		VT2
	VT1					Uвых
Uвх		1k	Rэ				Rн
							100 Ом
2.32. Усилитель ОЭ и эмиттерный повторитель
Эквивалентное сопротивление нагрузки для VT1 (ОЭ)
		R* h			(1			2	)Rэн Rн		(2.113)
		Н	11Э 2
Сопротивление для ДЛН2 ОЭ с ЭП				Rк RН*
		R*КН					Rк ,				(2.114)
				Rк R*Н

62

*UВЫХ	R* н
		1	(2.115)
	Rк R * н
Ku Кuхх *UВЫХ Kuxx.			(2.116)

Iк

R*кн

Rкн

ДЛН2

ДЛН1

Iок

0

Rк

Uкэ

Uокэ

UА1

Uвых

UА2 Ек

Uвыххх

2.33. Линии нагрузки усилителя ОЭ с эмиттернм повторителем

Эмиттерный повторитель обеспечивает для усилителя ОЭ режим, близкий к х.х

2.15. Параметрический стабилизатор напряжения с эмиттерным повторителем

В параметрическом стабилизаторе коэффициент стабилизации пропорционален сопротивлению балластного резистора R

Iв
R	+
Uв	Rн
	Uст
		Iн
	Iст

Рис. 2.34. Параметрический стабилизатор

63

КСТ = / СТ

(2.117)

В то же время сопротивление R обратнопропорционально току нагрузки

Uв U		СТ
R			(2.118)

IСТ Iн

Это противоречие решает применение ЭП.

Iв	Iк=Iн	IБ=Iн/β	VT
	R		Uн
UВ	VD		Rн
		UсТ
	IсТ

Рис. 2.35. Параметрический стабилизатор с эмиттерным

повторителем
R	Uв U		СТ	(2.119)
			Iн
	IСТ
	1

Влияние нагрузки ослаблено в β раз. Пропорционально можно увеличить R и коэффициент стабилизации.

2.16. АЧХ эмиттерного повторителя. Анализ усилителя при работе на емкостную нагрузку.

1. Область НЧ.

Схема повторителя с разделительными конденсаторами показана на рис. 2.36.

Схема замещения входной цепи показана на рис.2.37.

Rвх RБ // h11Э (1 )Rэн

Н1 С1( RГ Rвх)

fН1

1

2 Н1

64

		Eк
		+
	R1
	R1	C2
Rг	C1
	VT
Eг
	R2	Rн
		Rэ

Рис. 2.36. Эмиттерным повторитель

Rг

C1

Rвх

Eг

Рис.2.37. Схема замещения входной цепи Схема замещения выходной цепи показана на рис.2.38.

Uвых

Rвых

C2

Rн

Uвых хх

Рис.2.38. Схема замещения выходной цепи

Rвых Rэ//	h			RБ // RГ
	11Б				1
Н 2 С1( RВЫХ RН )
fН 2			1
		2 Н 2

fН ( f Н1 )2 ( f Н 2 )2

65

2. Область ВЧ.

	RГ	h11Б		Uн
	1
	Eг	Iэ		Cн
			Rэ	Rн

Рис.2.39. Эквивалентная схема ЭП с емкостной нагрузкой

Коэффициент передачи в области средних частот (базовым делителем пренебрегаем)

Keо				Rэн					1
		R	Г					R		h
				h	Rэн	1			Г	11Э
	1			11Б				(1 ) Rэн

В области высших частот сопротивление нагрузки имеет емкостной характер

Rэн

1

Zэн

j Cн

Rэн

(2.120)

Rэн

1

1 j Cн Rэн

j Cн

Ke( j )

1

1

RГ h11Э

1

1

RГ h11Э

(1 ) Zэн

(1 )

Rэн

1 j Cн Rэн

1

( R

Г

h

)

(1 j Cн Rэн )

1

11Э

(1 ) Rэн

1

RГ h11Э

j Cн

RГ h11Э

1

(1 )

(1 ) Rэн

66

							1
			RГ	h11Э			1				RГ h11Э
		j Сн
										1
1			(1	)				R2 h11Э
					1						(1 ) Rэн
							(1 ) Rэн

Keо

1 j Cн Rэкв

RГ h11Э

RГ h11Э

Rэн

R

h11Э

1

Rэкв

(1 )

Rэн //

Г

(2.121)

(1 )

RГ h11Э

Rэн

(1 )

1

R2 h11Э

(1 )

(1 )

ВН

Сн Rэкв

Сн Rэн //

RГ h11Э

Сн Rэн //

RГ

h

(2.122)

(1 )

)

11Б

(1

ЭП имеем на порядок меньшее выходное сопротивление, чем схемы ОЭ-ОБ, поэтому во столько же раз большую верхнюю частоту.

2.17. Оценка предельного усиления однокаскадных усилителей на биполярных транзисторах

Усилитель ОБ : KUXX

Uвых.хх

I K RK

RK

I Э h11Б

rЭ (1 ) rБ

Полагая → 1 получим

Uвх

ограничение

KUXX

RK

(2.123)

rЭ

Для усилителя ОЭ

I K RK

RK

KUXX

IБ h11Э

rБ (1 ) rЭ

При β>>1 также получим ограничение (2.123).

67

Оценим возможное увеличение KUXX

а) RК=100 кОм, rЭ=5 Ом, KUXX 20000.

Но тогда при IОЭ=5 мА

EK IОК RК UОКЭ 5 100 500 1000 B

б) RК=1 кОм, rЭ=0,05 Ом.

Но в этом случае

IОЭ T 25 10-3 0,5 A , rЭ 0,05

Анализ показывает наличие зависимости КUXX=f(ЕК)

KUXX

RK

RK

IОЭ RK

IОК RK

EK

(2.124)

rЭ

T IОЭ

T

2 T

T

Например: EK 20 В,

KUXX

20В

400 .

2 25мВ

2.18. Источники стабильного тока на дискретных биполярных транзисторах, их параметры и характеристики. Расчет источников тока. Схемотехнические методы повышения точности и стабильности: термостабилизация и термокомпенсация.

Назначение источников (генераторов) стабильного тока, ГСТ− обеспечение постоянного тока в заданном диапазоне нагрузок или напряжений на источнике. Основные параметры: номинальный ток J, внутреннее сопротивление Ri, максимальное сопротивление нагрузки Rн, диапазон рабочих напряженийUJ.

>>

Iн

J

Uн

Ri

Rн

Рис.2.40. ГСТ

68

Для построения источников постоянного тока применяют биполярные и полевые транзисторы в режиме покоя. При этом используется слабая зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе или тока стока от напряжения на канале в режиме перекрытия канала.

Iк J Iэ=сonst

I

U

UкБ

UкБмакс

Рис.2.41. Биполярный транзистор в схеме ОБ в качестве ГСТ

Ток источника (рис.2. 41)

J Iк Iэ Iэ

Сопротивление

Ri	U		1	r
	I			К
			h22Б

Диапазон напряжения

0<U<U КБ MAКС

Iк	J		IБ=сonst
				ΔI
		ΔU

				Uкэмакс		Uкэ
	Uкэн

Рис.2.42. Биполярный транзистор в схеме ОЭ в качестве ГСТ

Для формирования источника тока на биполярном транзисторе возможны 3 известные схемы формирования режима покоя.

69