1-60ORE

В схеме к базе транзистора относительно общего эмиттера приложены напряжения ~Uвх и Еб. При положительном полупериоде ~Uвх напряжение Uбэ = Еб + Uвх, т. е. напряжение Uбэ увеличивается. Это вызовет увеличение Iб, а следовательно, Iэ и Iк, что приведет к увеличению падения напряжения на Rн, при этом выходное напряжение (напряжение на коллекторе) уменьшится. Рассуждая аналогично, можно показать, что при отрицательном полупериоде ~Uвх выходное напряжение будет увеличиваться. Таким образом, в схеме ОЭ входной и выходной сигналы парафазны (сдвиг фаз между входным и выходным сигналами равен 180°). Входным током является ток базы, выходным – ток коллектора. Так как Iб << Iк, можно сказать, что Iвх << Iвых. Таким

образом, в схеме ОЭ происходит значительное усиление тока. При малых напряжениях во входной цепи токи также малы. Это говорит о том, что входное сопротивление схемы ОЭ значительно выше, чем у схемы ОБ. Выходной ток протекает через большое сопротивление нагрузки RH, при этом в выходной цепи должны действовать напряжения, значительно превышающие входные. Таким образом, в схеме ОЭ происходит значительное усиление напряжения при высоком выходном сопротивлении схемы ОЭ (при этом оно ниже, чем у схемы ОБ). Одновременное усиление напряжения и тока обеспечивает максимальный коэффициент усиления мощности по сравнению с другими схемами. Поскольку величины входного и выходного сопротивлений имеют приемлемые для большинства случаев значения, схема ОЭ получила наибольшее распространение при построении различных радиоэлектронных устройств на биполярных транзисторах.

Входные ВАХ транзистора с общей базой:

Входные характеристики здесь в значительной степени определяются характеристикой открытого эмиттерного p - n - перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в прямом направлении. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряженияuКБобусловлен так называемым эффектом Эрли (эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что при увеличении обратного напряженияuКБ коллекторный переход расширяется, причем в основном за счет базы. При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее сопротивление, что приводит к уменьшению падения напряженияuБЭпри неизменном входном токе.

Выходные ВАХ транзистора с общей базой:

Из рисунка видно, что ток коллектора становится равным нулю только при uКБ< 0, то есть только тогда, когда коллекторный переход смещен в прямом направлении. При этом начинается инжекция электронов из коллектора в базу. Эта инжекция компенсирует переход из базы в коллектор электронов эмиттера. Данный режим называют режимом насыщения. Линии в областиuКБ< 0, называются линиями насыщения. Ток коллектора становится равным нулю приuКБ< -0,75 В. ПриuКБ>0 и токе эмиттера, равном нулю, транзистор находится в режиме отсечки, который характеризуется очень малым выходным током, равным обратному току коллектораIК0, то есть график ВАХ, соответствующийiЭ= 0, практически сливается с осью

напряжений.

В схеме (рис. 4.7) к эмиттеру транзистора относительно общей базы приложены напряжения ~Uвх и Еэ. При положительном полупериоде ~Uвх напряжение Uэб = Еэ – U вх, т. е. напряжение Uэб уменьшается. Это вызовет уменьшение Iэ, а следовательно, и Iк, что приведет к уменьшению падения напряжения на Rн, при этом выходное напряжение (напряжение на коллекторе) увеличится. Рассуждая аналогично, можно показать, что при отрицательном полупериоде ~Uвх выходное напряжение будет уменьшаться. Таким образом, в схеме ОБ входной и выходной сигналы синфазны (сдвиг фаз между входным и выходным сигналами равен 0). Входным током является ток эмиттера, выходным – ток коллектора. С учетом соотношения Iэ = Iк +Iб можно сказать, что Iвх > Iвых (с учетом малого значения IБ можно считать Iвх . Iвых). Таким образом, в схеме ОБ усиления тока не происходит. При малых напряжениях во входной цепи возникают токи значительной величины. Это возможно, если входное сопротивление схемы ОБ низкое.

Рис.4.7.Схема включения БТ с ОБ Выходной ток, практически равный входному, протекает через большое сопротивление нагрузки Rн, при этом в выходной цепи должны действовать напряжения, значительно превышающие входные. Таким образом, в схеме ОБ происходит значительное усиление напряжения при высоком выходном сопротивлении схемы ОБ.

11. При паралельному з'єднанні елементів загальним параметром є напруга. Тому результуючу ВАХ будують за першим законом Кірхгофа: Якщо була задана напруга U, а струми в паралельних вітках невідомі, то за напругою на вході кола U за ВАХ нелінійних елементів визначають струми І1, І а потім за першим законом Кірхгофа - загальний струм. Якщо був заданий струм І, то необхідно будувати результуючу характеристику U = f (ї1 +12). Розглянемо окремий випадок - паралельно з нелінійним елементом включено джерело постійного струму j. У цьому випадку ВАХ ділянки кола, яке містить нелінійний елемент і джерело струму, знаходять зсувом характеристики нелінійного елемента Ін (U) на величину струму джерела у бік додатних (для схеми рис. 3.13) або від'ємних значень струму залежно від полярності джерела струму І = Ін + J; І = Ін - J

Рассмотренные методы расчета широко используются при анализе цепей, содержащих электронные и полупроводниковые приборы.

I = I1 + I2 - первый закон Кирхгофа. Для построения ВАХ эквивалентного элемента, необходимо произвольным образом взять различные значения напряжения и вычислить для этих значений I1 первого и I2 второго элемента. Далее по I закону Кирхгофа находим ток результирующего элемента для этих значений напряжений. Получим координаты различных точек ВАХ.

12. Связь между малыми приращениями токов и напряжений, действующих в транзисторе, устанавливается так называемыми характеристическими параметрами. Эти параметры определяются схемой включения транзистора. Существует несколько систем характеристических параметров. Наибольшее распространение получила система h- параметров, называемая смешанной или гибридной, так как среди параметров этой системы имеется одно сопротивление, одна проводимость и две безразмерные величины. h- параметры связывают входные и выходные токи и напряжения. Зависимости между входным напряжением U1 = Uбэ, входным током I1 = Iб, выходным напряжением U2 = Uкэ и выходным током I2 = Iк могут быть выражены системой двух уравнений: U1 = h11 I1 + h12 U2,

I2 = h21 I1 + h22 U2, где h11э – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании (по переменному току) на выходе транзистора; h12э – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе (разомкнутом входе по переменному току); h21э – коэффициент усиления по току при коротком замыкании (по переменному току) на выходе транзистора; h22э – выходная проводимость

транзистора при разомкнутом (по переменному току) входе. h11э =	Uбэ / Iб при Uкэ = const; h12э
= Uбэ / Uкэ при Iб = const; h21э = Iк / Iб при Uкэ = const; h22э =	Iк / Uкэ при Iб = const. Индекс

«э» обозначает, что данная система параметров относится к схеме с общим эмиттером. Для любой схемы включения транзисторов h-параметры могут быть определены по статическим характеристикам транзистора: параметры h11 и h12 – по входным (рис. 4.6, а, б), параметры h21 и h22 – по выходным (рис. 4.6, в, г). Рис.4.6.Определение h-параметров по входным и выходным характеристикам

Фізичний зміст h-параметрів транзистора складається в наступному:

-h11 - вхідний опір в режимі короткого замикання (КЗ) на виході;

-h12 - коефіцієнт внутрішнього зворотного зв’язку в режимі холостого ходу (ХХ) на вході;

-h21 - коефіцієнт передання струму в режимі КЗ на виході;

-h22 - вихідна провідність транзистора в режимі ХХ на вході. Розраховують h-параметри для схеми зі спільним емітером за формулами:

h11 =	Uбе /	I б (Uке = const ), (6.1)
h12 =	Uбе /	Uке ( Iб = const		), (6.2)
h21 =	Iк /	Iб (Uке = const	),	(6.3)
h22 =	Iк /	Uке ( Iб = const	), (6.4)

Аналітичний розрахунок h-параметрів складний і неточний. Набагато простіше їх визначати за ВАХ. Для визначення h11 на вхідній характеристиці відмічають робочу точку А (р.т.) транзистора (Рис. 6.2, а), яка задається значеннями вхідного струму Iб і вхідної напруги Uбе. Через робочу точку А проводять дотичну і будують трикутник BCD. За формулою (6.1) розраховують h11: h11 = BD/ CD=

Uбе / I б .

Для визначення h12 необхідно побудувати дві вхідні характеристики для двох значень напруги на вихідному електроді (Рис. 6.2, б). Через робочу точку А проводять лінію Iб= const , що відповідає холостому ходу на вході транзистора за змінним струмом. Точки перетину характеристик з цією лінією проектують на вісь Uбе і визначають Uбе. Використовуючи формулу (6.2) знаходять h12, в якій

Uке =Uке2 - Uке1 .

Для визначення h21 сімейство вихідних характеристик в області робочої точки перетинають лінією Uке = const, що відповідає КЗ за змінним струмом на виході транзистора. Параметр h21 знаходять за формулою (6.3), графічно визначивши Iк і розрахувавши Iб = Iб3 - Iб1 . Для визначення h22 (рисунок 6.2, г) знімають вихідну характеристику для струму бази в

робочій точці, знаходять Iк та Uке, і за формулою (6.4) розраховують h22.

13. Активний і пасивний чотириполюсники. Параметри, методи розрахунку.

Чотириполюсники – це електротехнічний пристрій або частина електричного кола, які розглядаються відносно двох пар затискачів.

Бувають активні і пасивні. В активному діють джерела енергії і на розімкнутих затискачах присутня напруга неробочого ходу.

До вхідних затискачів пасивного чотириполюсника підключають джерело енергії, до вихідних – навантаження. Це пряме включання чотириполюсника.

Режим чотириполюсника характеризується вхідною і вихідною напругами і струмами.

U1, U2, I1, I2 можуть зв’язуватись у шести варіантах рівнянь:

[Z] форма

[Y] форма

Також [E], [H], [A] і [B] форми.

Способи визначення коефіцієнтів [A] форми рівнянь чотириполюсника

A11·A22-A12·A21=1

Перший спосіб визначення

коефіцієнтів Аij використовує режими неробочого ходу і короткого замикання

Режим неробочого ходу:

I2=0

Режим короткого замикання:

U2=0

Режим короткого замикання:

Другий спосіб визначення коефіцієнтів використовує приведення системи рівнянь методу контурних струмів до вигляду рівнянь чотириполюсника..

U1 – щоб знайти, застосовуємо теорему компенсації.

Z1=R1+jωL1

Z2=R2+jωL2

Z3=-j

ZM=jωM

Z11=Z1+Z2+2ZM

Z22=Z2+Z3

Z12=Z21=-Z2-ZM

Вхідний і вихідний опори чотириполюсника Система рівнянь для прямого включення чотириполюсника:

Враховуючи, що:

Вираз для вихідного опору чотириполюсника, навантаженого на опір ZH. В режимах НХ і КЗ отримаємо спрощені вирази вхідного опору:

НХ:

КЗ:

Розглянемо зворотнє включення чотирипорлюсника

Генератор підключається до затискачів 22’, а навантаження – до затискачів 11’.

Змінюється напрям передачі енергії і струмів. Система рівнянь для зворотнього включення чотириполюсника :

[В] – форма рівнянь чотириполюсника.

Вихідний опір чотириполюсника (відносно вторинних затискачів)

НХ:

КЗ:

Властивості цих опорів:

Þ Лише три з цих опорів є незежними.

Знаходження коефіцієнтів чотириполюсника через опори неробочого ходу короткого замикання (використовується при визначенні коефіцієнтів послідовним шляхом)

Характеристичні параметри чотириполюсника

ZC1, ZC2 – характеристичні опори g=A+jB – характеристична стала передачі

A – коефіцієнт згасання, B – коефіцієнт бази.

Характеристичними опорами називається така пара опорів, яка має властивість: при навантаженні на вхідні затискачі ZС2 вхідний опір буде дорівнювати ZС1.

при підключенні на первинні затискачі ZС1, вихідний опір дорівнюватиме ZС2

Між характеристичними опорами і опорами НХ і КЗ існує такий зв’язок:

стала передачі:

14. Зворотні зв’язки в підсилювачі. Види, параметри.

Крім каналу прямого проходження сигналу (основне коло) підсилювальний каскад може мати кола, по яких частина енергії корисного сигналу передається з виходу каскаду на його вхід або на вхід одного з попередніх каскадів у випадку багатокаскадного підсилювача.

При цьому в підсилювачі діє зворотний зв'язок. Кола, по яких подається сигнал зворотного зв'язку, називають колами зворотного зв'язку. Замкнутий контур, утворений під'єднанням до підсилювача кола зворотного зв'язку, називають петлею зворотного зв'язку. Розрізняють однопетльовітабагатопетльовізворотні зв'язки. В останній схемі можна виділити загальну петлю зворотного зв'язку ° Кп, — β1, яка включає в себе весь підсилювач з коефіцієнтом підсилення ° Кп, і місцеву петлю зворотного зв'язку ° Кп2 — β2, яка охоплює окремий підсилювальний каскад.

Якщо напруга зворотного зв'язку°U зв пропорційна напрузі на споживачі підсилювача, то маємозворотний зв'язок за напругою, а у випадку пропорційності °U зв струму Івих— зворотний зв'язок за струмом. Крім того, можливий змішаний зворотний зв'язок.

За способом передавання енергії через коло зворотного зв'язку у вхідне коло підсилювача розрізняютьпослідовний зворотний зв'язок, коли напруга подається послідовно з напругою вхідного сигналу підсилювача, і паралельний.

Основним показником кола зворотного зв'язку за напругою є коефіцієнт передачі ° . Він показує, яка частина напруги з виходу підсилювача передається на його вхід:

β= Uзв/Uвих

Дія зворотного зв'язку проявляється в зміні величини вхідного сигналу підсилювача

Uc=Uвх+Uзв=Uвх+βUвих

ЯкщоKп=Uвих/Uс- коефіцієнт підсилення без зворотного зв'язку, а Kп=Uвих/Uвх - коефіцієнт підсилення із зворотним зв'язком, то напругана виході схеми

Uвих=KпUс=Kп(Uвх+βUвих)