- •Конспект лекций (Основы электроники)
- •2014Г. Оглавление
- •1 Полупроводниковые диоды
- •Обозначение:
- •1.1 Выпрямительный диод
- •Механизм сглаживания пульсаций:
- •1.2 Стабилитрон
- •2 Биполярные транзисторы
- •Обозначение:
- •2.1 Назначение областей транзистора
- •2.2 Принцип работы транзистора
- •Iэ б iк
- •2.3 Схемы включения транзисторов
- •Как расставляются знаки у источников питания?
- •2.4 Статические характеристики биполярного транзистора Статические вах транзистора об
- •Статические вах транзистора оэ
- •3 Усилительные устройства
- •3.1 Структурная схема усилителя
- •3.2 Амплитудно-частотная характеристика. Полоса пропускания усилителя
- •3.3 Эмиттерная стабилизация режима работы усилителя
- •Принцип работы:
- •3.4 Анализ ачх широкополосного усилителя (шпу)
- •Рассмотрим область верхних частот
- •Рассмотрим область нижних частот
- •Литература
Принцип работы:
С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются – режим работы усилителя нарушается. Нас будет интересовать ток эмиттера , с ростом которого растет падение напряжения на резисторе(), что приводит к уменьшению напряжения смещения. Это вытекает из 2-го закона Кирхгофа для участка цепи:
сonst (слабо зависит от температуры)
Уменьшение напряжения смещения сопровождается закрыванием транзистора, в результате чего все токи его уменьшаются, режим работы усилителя стабилизируется.
Через резистор протекает не только постоянный ток, стабилизирующий режим работы, но и переменный ток, приводящий к падению переменного (полезного) напряжения на этом резисторе, что ведет к уменьшению выходного напряжения, а, следовательно, и к уменьшению коэффициента усиления по напряжению.
Для устранения этого недостатка параллельно подключают конденсаторбольшой емкости, т.е. с малым реактивным сопротивлением. При этом постоянный ток будет протекать через резистор, а переменный – через конденсатор с малым сопротивлением, в результате чего потери полезного напряжения будут минимальны.
3.4 Анализ ачх широкополосного усилителя (шпу)
Рассмотрим ШПУ с эмиттерной стабилизацией:
- входное сопротивление следующего каскада
, 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, на нижних и верхних частотах наблюдаются завалы АЧХ, говорящие о присутствии искажений. (Искажение – это отклонение формы выходного сигнала на выходе усилителя от формы входного сигнала.)
Рассмотрим область верхних частот
К искажениям на верхних частотах приводит наличие паразитной емкости нагрузки :
С ростом частоты входного сигнала реактивное сопротивление этой емкости уменьшается (), следовательно, бо́льшая часть выходного тока ответвляется через эту емкость, не попадая в нагрузку, что приводит к уменьшению, т.е. к завалу АЧХ в области верхних частот.
Избавиться от паразитной емкости нагрузки полностью невозможно, но уменьшить ее желательно. Для этого используют рациональный монтаж: применяют элементы с короткими и толстыми выводами, безвыводные элементы, используют транзисторы с четвертым (корпусным) выводом, т.е. ВЧ-транзисторы с малой паразитной емкостью.
Рассмотрим область нижних частот
К искажениям на нижних частотах приводит наличие разделительных и блокировочных конденсаторов.
а) влияние разделительных конденсаторов :
С понижением частоты входного сигнала реактивные сопротивления конденсаторов увеличиваются (;
), следовательно, увеличиваются падения полезного напряжения на них, т.е. растут потери полезного сигнала, что приводит к уменьшению коэффициента усиления (к возникновению завала АЧХ в области нижних частот).
б) влияние блокировочного конденсатора :
С понижением частоты входного сигнала реактивное сопротивление
блокировочного конденсатора растет (), в результате чего меньшая часть переменного тока ответвляется через этот конденсатор, на резисторебудет выделяться бо́льшая часть переменного (полезного) напряжения (растут потери полезного напряжения на нем), в результате чего выходное напряжение и коэффициент усиленияуменьшаются (возникнет завал в области нижних частот).
Чтобы уменьшить искажения в области нижних частот необходимо, чтобы реактивные сопротивления разделительных и блокировочных конденсаторов были минимальны, т.е. чтобы были максимальны емкости этих конденсаторов.