10,11,12. Схема включения транзистора с общим коллектором и её коэффициенты.

Схема ОК имеет большое входное сопротивление, порядка десятков и сотен кОм, и низкое выходное сопротивление. Поэтому эту схему часто применяют в многокаскадных усилителях в качестве согласующего каскада и выходного каскада при работе на низкоомную нагрузку.

Коэффициент усиления по току может быть записан:

K_ik=i_вых/i_вх=i_э/i_б= i_э/ i_э(1-α)=1/(1-α)=1+ β>1.

Коэффициент усиления по напряжению для схемы ОК:

K_Uk=U_вых/U_вх=i_эR_Hk/(i_бR_вх)=K_ik R_Hk/R_вх.

При этом входное сопротивление для схемы ОК: R_вхк=U_вх/i_б=U_вх/i_э(1-α).

По второму закону Кирхгофа: U_вх=i_эR_Hk+U_эб. Подставляем в предыдущую формулу:

R_вхк=R_Hk/(1-α)+U_эб/i_э(1-α)= R_Hk/(1-α)+ R_эб/(1-α).

Так как R_эб<<R_Hk, это выражение можно упростить:

R_вхк=R_Hk/(1-α) ≈ R_Hk(1+ β).

Значит, входное сопротивление схемы ОК зависит от сопротивления нагрузки и может достигать больших значений порядка 10-100 кОм.

Подставляем входное сопротивление вида R_вхк=R_Hk/(1-α) в коэффициент напряжения, получаем: K_Uk≈1. Значит, схема с общим коллектором не пригодна для усиления напряжения.

Коэффициент усиления по мощности: K_Pk= K_ikK_Uk =1/(1-α) ∙ 1 ≈1/(1-α)=β+1.

Полученные выше формулы позволяют дать сравнительную оценку возможных схем включения транзистора и установить эффективность применения той или иной схемы с точки зрения усиления тока, напряжения и мощности.

ТОК: K_ik≈K_iэ≈50K_iб при α=0.98;

НАПРЯЖЕНИЕ: K_Uб≈K_Uэ>>K_Uk

ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ: R_вхк>>R_вхэ≈ 50R_вхб

МОЩНОСТЬ: K_Pэ≈50K_pб>K_pk при равенстве нагрузочных сопротивлений для ОЭ и ОБ.

15. Однополупериодный выпрямитель, принцип действия, коэффициент пульсации выпрямленного тока.

Выпрямлением называется процесс преобразования переменного тока в постоянный при помощи устройств, обладающих односторонней проводимостью. Устройства, используемые при этом, называются выпрямительными.

Выпрямительное устройство (ВУ) обычно состоит из трёх основных элементов:

- трансформатора (изменяет величину переменного напряжения из источника питания, приводя её к величине требуемого напряжения);

- электрического вентиля (непосредственно осуществляет выпрямление переменного тока), бывают полупроводниковые, вакуумные электронные, газоразрядные;

- сглаживающего фильтра (уменьшает пульсацию выпрямленного тока и напряжения на выходе ВУ).

При выпрямлении переменного тока, в зав-ти от числа фаз сети, питающей ВУ, и характера нагрузки, а также требований для выпрямленного тока и напряжения, электрические вентили соединяются по различным схемам. При выпрямлении однофазного переменного тока простейшими схемами выпрямления является однополупериодная и двухполупериодная однотактные однофазные схемы. Однотактными выпрямительными схемами наз-ся такие схемы, при которых ток во вторичной обмотке трансформатора протекает только в одном направлении.

Схема однополупериодного выпрямителя:

При подаче переменного sin-идального напряжения на первичную обмотку трансформатора напряжение на зажимах вторичной его обмотки также будет переменным синусоидальным и будет равно U₂=U_2msinwt. Диод проводит электрический ток только в том случае, когда его анод относительно катода будет иметь положительный потенциал. Поэтому ток в цепи – вторичная обмотка, диод и нагрузка – будет протекать только в одном направлении, то есть в течение одной половины периода переменного напряжения U₂. В результате этого ток, протекающий в цепи нагрузки, оказывается пульсирующим. Максимальное значение тока:

I_m=U_2m/R_H, где R_H – сопротивление потребителя постоянного тока.

Кривая получаемого в процессе однополупериодного выпрямления пульсирующего тока может быть разложена в гармонический ряд Фурье:

i=I_m(1/π+1/2 sinwt-2/3π∙1 cos2wt-…).

Пульсирующий ток, как видно из выражения, кроме переменных составляющих содержит также и постоянную I₀=I_m/π. Отсюда постоянная составляющая напряжения

U₀=I₀R_H=I_m/π ∙ R_H=U_2m/π.

Через действующее значение напряжения: U₀=√2 ∙ U₂/π.

Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения.

Для оценки пульсаций при какой-либо схеме выпрямления вводится понятие коэффициента пульсаций q, под которым понимается отношение амплитуды A_m наиболее резко выраженной гармонической составляющей, входящей в кривые выпрямленного тока или напряжения, к постоянной составляющей A_в тока\напряжения в выходной цепи выпрямителя: q=A_m/A_B.

Для схемы однополупериодного выпрямителя: q=0.5I_m/(1/π ∙ I_m)=π/2.

В течение половины периода, когда анод диода имеет отрицательный относительно катода потенциал, диод тока не проводит. Напряжение, воспринимаемое диодом в непроводящий полупериод, называется обратным напряжением U_обр. Обратное напряжение на диоде будет определяться напряжением на вторичной обмотке. Максимальное значение напряжения U_обрm=U_2m. Значит, вентиль надо выбирать так, чтобы [U_{max обр}]>=U_2m.

Недостатки такой схемы выпрямления: большие пульсации выпрямленного тока и напряжения, а также плохое использование трансформатора, поскольку по его вторичной обмотке протекает ток только в течение половины периода. Такую установку используют в маломощных системах, когда выпрямленный ток мал.