Рисунок 6—Амплитудная характеристика

14. Какой порядок имеет коэффициент усиления по току, по напряжению и входное сопротивление каскада ОЭ?

При включении с общим эмиттером усиление по току имеет большую величину и происходит без поворота фазы за счёт транзистора. Усиление по напряжению в режиме холостого хода велико и имеет практически такую же величину, как в схеме с общей базой. Однако при реальных сопротивлениях нагрузки усиление по напряжению получается большим, чем в схеме с общей базой, ввиду меньшего по сравнению с этой схемой выходного сопротивления каскада. Передача напряжения осуществляется с вносимым транзистором поворотом фазы на π. Входное сопротивление больше, чем для схемы с общей базой, и значительно меньше, чем для схемы с общим коллектором. Выходное сопротивление меньше, чем для схемы с общей базой, и значительно больше, чем для схемы с общим коллектором.

15. Какой порядок имеет коэффициент усиления по току, по напряжению и входное сопротивление каскада ОК?

Усиление по току имеет большую величину, практически равную усилению в схеме с общим эмиттером, и происходит с поворотом фазы на π за счёт транзистора. Усиление по напряжению отсутствует, а передача напряжения осуществляется без поворота фазы. Входное сопротивление значительно больше, а выходное сопротивление значительно меньше, чем для схем с общей базой и с общим эмиттером. Так как входное напряжение каскада повторяется на выходе, т.е. в эмиттерной цепи, практически без изменения по величине и по фазе, каскад по схеме с общим коллектором носит название эмиттерного повторителя. Такой каскад применяется для преобразования сопротивлений без использования трансформатора.

Рисунок 7— принципиальные электрические схемы усилительных каскадов с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б)

Таблица 1— Параметры элементов усилительных каскадов

Характеристики транзистора КТ312А:

Ik max=30мА; UКЭmax=20В; Pk max=225мВТ; IКБО=0,2 мкА; h21Э=10…100; fmax=80МГц; rБ=900 Ом; rЭ=30 Ом; r*К=30 кОм; β=50; Ск=4 пФ.

Рисунок 8—Характеристики транзистора КТ312А с проведёнными линиями нагрузки MN по постоянному току и нагрузки СD по переменному току, а также выбрана точка покоя А

Данные для расчёта: Ек=15В, Rн1=1кОм, Rн2=0,2кОм, Сн1=Сн2=0,01мкФ

Проводим линию нагрузки по постоянному току MN, используя выходные характеристики транзистора (рисунок 8). Линия нагрузки MN стоится по двум точкам. Точка N соответствует режиму холостого хода, когда Iк=0, а Uкэ=Ек. Соответственно:

Iк=0, Uкэ=Ек=15 В.

Точка M соответствует режиму, когда Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1+Rэ1).

Соответственно:

Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1+Rэ1)=15/(1,3+1)=6,52 мА.

Выбраем рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN, проводим через точку покоя А линию нагрузки СD по переменному току под углом g, котангенс которого пропорционален результирующему сопротивлению в цепи коллектора по переменному току:

ctgg=(a/b)Rн1~;

где a—масштабный коэффициент по оси ординат, мА/мм; b—масштабный коэффициент по оси абсцисс, В/мм.

Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1+Rн1), кОм

Подставляем данные, получаем соответственно:

Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1+Rн1)=(1,3∙1)/(1,3+1)=0,5652 кОм

Подставляем данные а=9мА/мм; b=9В/мм; получаем соответственно:

ctgg=(a/b)Rн1~=(9/9)∙0,5652=0,5652

Зная ctgg находим g: g=60028/

Рисунок 9—Временные диаграммы

Определяем графически параметры: Uкп − напряжение на коллекторе в режиме покоя, Iкп − коллекторный ток покоя, Uвыхm − амплитуду неискаженного выходного напряжения.

С учётом масштабных коэффициентов рисунка 9 a1=0,7; b1=0,7:

Напряжение на коллекторе в режиме покоя Uкп=1,986 В,

Коллекторный ток покоя Iкп=4,071 мА,

Амплитуда неискаженного выходного напряжения Uвыхm=5,857 В.

Начертим эквивалентные схемы и рассчитаем основные параметры усилителей по формулам таблицы 2, где Rвх − входное сопротивление каскада с учетом сопротивления делителя RБ, Rвых − выходное сопротивление каскада, Ki=Iн/Iвх − коэффициент усиления по току, KЕ=Uвых/Ег – коэффициент усиления ЭДС Ег источника сигнала, Кu=Uвых/Uвх − коэффициент усиления по напряжению относительно входного напряжения Uвх, Кр=Рвых/Рвх − коэффициент усиления по мощности, знак || означает параллельное соединение резисторов. Результаты расчета занесём в таблицу 3.

Рисунок 10—Эквивалентным схемам для переменных составляющих тока и напряжения с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б)

Таблица 2—Основные параметры усилителей

Таблица 3—Результаты расчётов

Рассчитаем коэффициент температурной нестабильности S по формуле:

Зная β=50, подставив данные в следующию формулу:

Получим уравнение:

Откуда следует α=0,98.

Подставив данные получаем коэффициент температурной нестабильности S для схемы с общим эмиттером равный:

Подставив данные получаем коэффициент температурной нестабильности S для схемы с общим коллектором равный:

Рассчитаем частоты fн, fв, f0 и углы сдвига фаз jн, jв.

Частоты fн, f0 и fв определяем из приближенных выражений:

Для схемы с общим эмиттером:

 , ;

где ;

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср1:

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср2:

Постоянная времени перезаряда конденсатора Сэ1:

Постоянная времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср1:

=(1,1+1,99)∙30=92,7

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср2:

=(0,8+1)∙30=54

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Сэ1:

=

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

=

Подставив данные получаем:

=1/(92,7-1+54-1+13,43-1)=10

Расчитаем частоты fн, f0 и fв определять из приближенных выражений:

 , ;

fн1=1/2πτн1=1/2∙3,14∙10=0,016 МГц

fв1=1/2πτв1=1/2∙3,14∙0,64=0,25 МГц

МГц

Для схемы с общим коллектором:

, , ;

где ;

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср3

Постоянная времени перезаряда конденсатора Ср4

Постоянная времени перезаряда конденсатора нагрузки Сн2.

Сн2

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср3:

=(1,1+0,09)∙30=35,7

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда конденсатора Ср4:

=(0,05+0,2)∙30=7,5

Подставив данные рассчитаем постоянную времени перезаряда эквивалентной емкости коллекторного перехода:

=

Подставив данные получаем:

=1/(35,7-1+7,5-1)=6,2

Расчитаем частоты fн, f0 и fв определять из приближенных выражений:

Для схемы с общим коллектором:

, , ;

fн2=1/2πτн2=1/2∙3,14∙6,2=0,026 МГц

fв2=1/2πτв2=1/2∙3,14∙0,0004=398,09 МГц

МГц

Расчитаем углы сдвига фаз jн, jв по следующим формулам:

, .

Для схемы с общим эмиттером:

Для схемы с общим коллектором:

 .

Рассчитаем и построим частотные KE(f) и фазовые j(f) характеристики усилителей.

При расчете зависимостей  и  следует задаваться частотами f=(0,2; 0,5; 1; 2; 5) fн и f=(0,2; 0,5; 1; 2; 5) fв.

Таблица 4—Результаты расчётов для φ(f)

Таблица 4—Результаты расчётов для КЕ(f)

Построим частотные KE(f) и фазовые j(f) характеристики усилителей.

Рисунок 11—Фазовые j(f) характеристики усилителей (масштаб для f: φн1(f)=100:1, φв1(f)=10:1, φн2(f)=100:1, φв2(f)=1:200)

Рисунок 12—Частотные KE(f) характеристики усилителей (масштаб для: KE (f н1)=2:1, KE(f в1)=2:1, KE(f н2)=200:1, KE(f в2)= 200:1, f н1=100:1, f в1=10:1, fн2=100:1, f в2= 1:200)

Рассчитаем коэффициенты частотных искажений Мн и Мв.

Коэффициенты частотных искажений определяем из выражений:

Для схемы с общим эмиттером:

,

где ;

;

, ;

, ωв1=2πfв1.

Согласно формулам производим расчёты:

ωв1=2πfв1=2∙3,14∙0,25=1,57;

ωн1=2πfн1=2∙3,14∙0,0016=0,01;

Для схемы с общим коллектором:

,

где ;

,;

, .

Согласно формулам производим расчёты:

ωв2=2πfв2=2∙3,14∙398,09=2505;

ωн2=2πfн2=2∙3,14∙0,026=0,16;

Литература

Жаворонков М.А. Электротехника и электроника. – М.: Академия, 2005.

Новиков Ю.Н. Электротехника и электроника. – СПб.: Питер, 2005.

Касаткин А.С. Курс электротехники. – М.: Высшая школа, 2005.

Миловзоров О.В. Электроника. – М.: Высшая школа, 2005.

Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети телекоммуникации. - СПб.: Питер, 2005.

Хамахер К. Организация ЭВМ. – СПб.: Питер, 2003.

Безладнов Н.Л. Усилительные устройства.—Л.: СЗПИ,1971.

Войшвилло Г.В. Усилительные устройства.—М.: Радио и связь,1983.

Павлов В.М., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств.—М.: Радио и связь, 1997.

Страницы: 1, 2