23. Применение математической модели биполярного транзистора для расчета характеристик rc-усилителя: Rвх, Ku и Ki.

При подаче на вход усилителя переменного напряжения uвх происходит изменение

тока базы iБ, тока коллектора iК и напряжения на коллекторе uK = Un − RK iK (см.

рис. 3.7). Амплитуда переменного коллекторного тока ImK примерно в h21 раз больше

амплитуды тока базы ImБ, а амплитуда коллекторного напряжения UmK во много раз больше амплитуды входного напряжения. Таким образом, в схеме усилителя с ОЭ усиливается ток и напряжение входного сигнала. Пользуясь графиками, изображенными на рис. 3.7, нетрудно определить входное сопротивление и коэффициенты усиления каскада:

Следует обратить внимание, что положительному полупериоду входного напряжения uвх соответствует отрицательный полупериод выходного напряжения uK uвых. Иначе говоря, между входным и выходным напряжениями существует сдвиг фаз, равный 180, т. е. схема усилителя с ОЭ является инвертирующим устройством, усиливающим и изменяющим фазу входного напряжения на 180.Обычно рассмотренный тип усилительного каскада работает в режиме усиления слабых сигналов (постоянные составляющие тока базы и коллектора существенно превосходят аналогичные переменные составляющие). Эти особенности позволяют использовать аналитические методы расчета параметров усилительного каскада на низких частотах по известным hпараметрам транзистора .

Схема:

24) Причины уменьшения коэффициента усиления rc-усилителя – Ku – в областях низких и высоких частот.

Коэффициент усиления К равен отношению приращения выходного напряжения (тока) к вызвавшему это приращение входному напряжению (току) при отсутствии обратной связи (ОС). Он изменяется в пределах от 10³ до 10⁷.

Важнейшими характеристиками ОУ являются амплитудные (передаточные) характеристики (рис. 1). Их представляют в виде двух кривых, относящихся соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам. Характеристики снимают при подаче сигнала на один из входов при нулевом сигнале на другом. Каждая из кривых состоит из горизонтального и наклонного участков.

Рис. 1

Горизонтальные участки кривых соответствуют режиму полностью открытого (насыщенного) либо закрытого транзисторов выходного каскада. При изменении входного напряжения на этих участках выходное напряжение усилителя остается постоянным и определяется напряжением +U_{вых (max)}, -U_{вых (max)}. Эти напряжения близки к напряжению источников питания.

Наклонному (линейному) участку кривых соответствует пропорциональная зависимость выходного напряжения от входного. Этот диапазон называется областью усиления.Угол наклона участка определяется коэффициентом усиления ОУ: K_uоу =  U_вых /  U_вх. Большие значения коэффициента усиления ОУ позволяют при охвате таких усилителей глубокой отрицательной обратной связью получать схемы со свойствами,которые зависят только от параметров цепи отрицательной обратной связи.

Амплитудные характеристики, представленные на (рис. 1), проходят через нуль. Состояние, когда U_вых = 0 при U_вх = 0,называется балансом ОУ. Однако для реальных ОУ условие баланса обычно не выполняется (наблюдается разбаланс). При U_вх = 0 выходное напряжение ОУ может быть больше или меньше нуля (U_вых = + U_вых или U_вых = - U_вых). Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления.