Назначение элементов:
- усилительный элемент;
- источник энергии для получения усиленных колебаний на выходе;
- сопротивление коллекторной нагрузки (на нем выделяется усиленный сигнал);
- гасящее сопротивление (на нем гасится избыточное напряжение источника питания);
- разделительный конденсатор (не пропускает на вход усилителя постоянную составляющую тока);
- разделительный конденсатор (не пропускает на выход усилителя постоянную составляющую тока).
2-й закон Кирхгофа для входной цепи:
(*)
(Индекс «А» означает, что ток и напряжение определены в рабочей точке А, т.е. являются постоянными.)
Т.к. напряжение смещения 
- прямое напряжение, подаваемое на ЭП (<1В), а напряжение источника питания велико (например, 12В), то чтобы получить малое напряжение смещения, необходимо избыточное напряжение источника питания где-то “погасить”.
В данном случае избыточное напряжение источника питания гасится на резисторе 
- отсюда и название резистора – “гасящий”.
Т.к. ток базы мал, то чтобы погасить достаточно большое напряжение, гасящий резистор должен быть высокоомным (может достигать Мом).
Почему схема называется “смещение фиксированным током базы”? Рассмотрим выражение (*). Т.к. 
(мало), а падение напряжения на гасящем сопротивлении велико ( 
), то выражение (*) можно переписать: 
Анализируем последнее выражение: 
, т.е. имеет фиксированное значение, отсюда и название схемы.
Смещение фиксированным напряжением
Назначение элементов:
- см. предыдущую схему;
- низкоомный резистор, с помощью которого подается прямое напряжение на ЭП транзистора (напряжение смещения 
);
- гасящее сопротивление (на нем гасится избыточное напряжение источника питания). 2-й закон Кирхгофа для входной цепи:
(**)
- ток делителя 
Чтобы 
, выбирают 
(***).
Почему схема называется “смещение фиксированным напряжением”?
С учетом неравенства (***) в выражении (**) можно пренебречь током базы ( 
), т.е. 
или 
Анализируем последнее выражение: 
, т.е. имеет фиксированное значение – отсюда и название схемы.
Стабилизация режима работы усилителя
Причины нестабильной работы:
1. Нестабильность напряжения источника питания (ИП).
2. Разброс параметров транзистора (при смене транзистора трудно подобрать два одинаковых по своим параметрам транзистора).
3. Старение элементов.
4. Главная причина – изменение температуры окружающей среды.
Эмиттерная стабилизация
Стабилизирующим элементом в этой схеме является резистор 
.
Принцип работы:
С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка (РТ) смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается.
Но с ростом тока эмиттера 
растет падение напряжения U Э на резисторе 
( 
), что приводит к уменьшению напряжения смещения 
.
2-й закон Кирхгофа для участка цепи: 
с onst
(слабо зависит от температуры)
Уменьшение напряжения смещения сопровождается закрыванием транзистора, в результате чего все токи его уменьшаются, т.е. РТ возвращается в исходное состояние – режим стабилизируется.
В схеме действует ООС по току за счет наличия резистора 
, который относится и к входной и к выходной цепям одновременно, в результате чего часть мощности выходного сигнала поступает на вход схемы. Причем, через этот резистор протекает как постоянный, так и переменный токи, т.е. действует ООС как по постоянному, так и по переменному токам.
ООС по постоянному току желательна, т.к. за счет нее происходит стабилизация рабочего режима.
ООС по переменному току нежелательна, т.к. происходит потеря на
резисторе 
переменного (полезного) напряжения, что ведет к уменьшению коэффициента усиления по напряжению 
.
Для уменьшения ООС по переменному току параллельно 
подключают конденсатор 
большой емкости.
Чтобы переменный ток не протекал через 
, необходимо выполнение условия: 
. Если это неравенство выполняется, то тогда переменный ток будет протекать через конденсатор 
, т.е. нежелательные потери полезного сигнала будут минимальны.
Таким образом, роль блокировочного конденсатора 
- исключить (уменьшить) ООС по переменному току. Другими словами: блокировочный конденсатор 
обеспечивает нулевой потенциал эмиттера для переменного тока.
Коллекторная стабилизация
Стабилизирующими элементами в данной схеме являются резисторы 
. Принцип работы:
С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка (РТ) смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается.
Но рост токов 
и 
сопровождается ростом падения напряжения на резисторе , что приводит к уменьшению выходного напряжения 
.
2-й закон Кирхгофа для выходной цепи:
const
В схеме присутствует ООС (за счет наличия 
). Т.к. выходное напряжение уменьшилось, то уменьшится и напряжение обратной связи 
, поскольку оно является частью выходного напряжения, что, в свою очередь, приведет к уменьшению тока 
: ( 
; 
)
Если один из токов транзистора уменьшается, то автоматически уменьшаются и два других тока (в данном случае 
):
; 
Таким образом, РТ возвращается в исходное положение – режим работы усилителя стабилизируется.
Анализ АЧХ ШПУ
Рассмотрим ШПУ с эмиттерной стабилизацией:
- входное сопротивление следующего каскада. Если следующий каскад точно такой же, то 
.
, где
- паразитная емкость нагрузки;
- выходная емкость данного каскада;
- входная емкость следующего каскада.
АЧХ такого усилителя: КU идеальная АЧХ
КU0
реальная АЧХ
0 f
На средних частотах АЧХ реального и идеального усилителя совпадают, т.е. амплитудно-частотные искажения (АЧИ) отсутствуют. На нижних и верхних частотах наблюдаются завалы АЧХ, говорящие о присутствии АЧИ.
Факторы, оказывающие влияние на АЧХ в области НЧ и ВЧ:
· частотные свойства самого транзистора;
· наличие элементов схемы, обладающих реактивным сопротивлением (в данном случае – это 
);
· наличие паразитной емкости нагрузки 
.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 492.
