Усилительные свойства одиночных каскадов
СодержаниеВведение1. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером2. Включение транзистора по схеме с общей базой3. Включение транзистора по схеме с общим коллектором4. Работа усилительных каскадов в области низких частот5. Работа усилительных каскадов в области высоких частот6. Дифференциальный каскадБиблиографический списокВведениеУсилительные каскады РЭА любой степени сложности могут быть представлены в виде различных комбинаций трёх основных схем включения транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) и с общей базой (ОБ). (Для полевых транзисторов – соответственно: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).) Такое название схемы включения получили в зависимости от того, какой электрод транзистора является общим как для входной цепи (источника сигнала), так и для выходной цепи (нагрузки).Для упрощения рассмотрения характеристик усилительных каскадов будем применять n-p-n транзисторы, хотя все рассуждения останутся справедливыми и для транзисторов p-n-p, необходимо только будет изменить полярность питающих напряжений и полярность включения электролитических конденсаторов, если они есть в схеме.1. Включение транзистора по схеме с общим эмиттеромПринцип работы схемы с ОЭ рассмотрим на примере рисунка 1. Предположим, что с помощью делителя напряжения R1 и R2 задан такой режим, что в коллекторе протекает ток 1 мА, а напряжение на коллекторе составляет 5 В; то есть транзистор находится в активном режиме. Рассмотрение будем проводить для области средних частот, когда влиянием разделительных конденсаторов (СР.ВХ, СР.Н) можно пренебречь, блокировочный конденсатор СБЛ можно рассматривать как короткое замыкание соответствующего вывода схемы на общую шину, а влияние паразитных ёмкостей и инерционность транзистора ещё не сказывается.Рис. 1. Усилительный каскад с включением транзистора по схеме с ОЭЕсли входное напряжение ЕС повысить на небольшую величину, то коллекторный ток также увеличится. Поскольку выходные характеристики транзистора проходят почти горизонтально, можно сделать допущение, что ток коллектора IК зависит только от и не зависит от напряжения коллектор-эмиттер . Тогда приращение тока коллектора составит:,где S – крутизна прямой передачи (параметр Y21 в схеме с ОЭ).Приращение тока коллектора протекает через параллельно соединённые резисторы R3 и RН, то есть через некоторое эквивалентное сопротивление RН.Э, следовательно, выходное напряжение получает приращение:.Таким образом, схема обеспечивает коэффициент усиления по напряжению:. (1)(Знак "минус" означает, что фаза выходного напряжения инвертирована по отношению ко входному.)Более точный анализ, учитывающий конечное выходное сопротивление транзистора rКЭ, даёт следующий результат: rКЭ).При сопротивлении RН.Э = 15 кОм и сопротивлении rКЭ 100 кОм читателю предлагается самостоятельно убедиться в допустимости применения приближённого выражения (1) для определения коэффициента усиления по напряжению.Приближённо можно считать, что:,где rЭ = Т /IЭ Т /IК.Тогда выражение (1) можно представить в виде: (2)Если RН отсутствует, выражение можно представить следующим образом:то есть коэффициент усиления пропорционален падению напряжения на коллекторном сопротивлении RЕсли предположить, что в коллекторной цепи установлено некоторое сопротивление, стремящееся к бесконечности (по крайней мере, выполнить условие R3 >> rКЭ), предельно возможный коэффициент усиления одиночного каскада можно определить как:Для современных n-p-n транзисторов может составить 40007000, для транзисторов типа p-n-p – 15005500.Входное сопротивление схемы с ОЭ без учёта влияния делителя напряжения в цепи базы определяется через h-параметры эквивалентной схемы:, (3...
