МСТ

13. Рассчитать фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями усилительного каскада ОЭ на нижней граничной частоте fН=20Гц, обусловленный влиянием входного разделительного конденсатора Cр1=4,7 мкФ, если: внутреннее сопротивление генератора сигнала RГ=50 Ом; сопротивления резисторов базового делителя Rб1=68 к, Rб2=24 к; объемное сопротивление базы транзистора rб=400 Ом; коэффициент усиления транзистора =50; ток покоя коллектора I0К=1 мА.

(влиянием остальных конденсаторов схемы пренебречь).

14. Объяснить необходимость стабилизации положения рабочей точки усилительного элемента в усилительном каскаде, перечислить существующие способы стабилизации и пояснить принцип действия какого-либо из них.

На усилительный каскад действует множество дестабилизирующих факторов: температура, влажность, старение элементов и т.д.

Главным из них является температура => на практике возникает необходимость стабилизации положения рабочей точки для сохранения работоспособности схемы.

Существует несколько методов:

1)Стабилизация с помощью ООС

2)Стабилизация за счет использования спец. элементов в цепи задания положения рабочей точки (термокомпенсация)

Первый способ – использование ООС – делится на два:

а) Схема с эмиттерной термостабилизацией (более распространена); б) Схема с коллекторной термостабилизацией.

а) В эмиттерную цепь включается резистор Rэ, осуществляющий последовательную ООС по току. Для исключения влияния ООС по переменке вводится Сэ.

Главным в действии механизма стабилизации положения рабочей точки является обеспечение стабильности потенциала базы VT, т.е. б2. C этой целью ток дел б, дел = 2 ÷ 10 об.

В этом случае изменение об не будет влиять на потенциал базы VT, т.к. доля об в токе, замыкающегося через б1 весьма мала.

Механизм стабилизации:

↑ °=>↑ 0б =>↑ 0к = 0б ↑=> 0э ↑=>↑ 0б + 0к ↑=> => 0 э ↑= 0э э =>↓ 0бэ = б2 − 0 э ↑=> ↓ 0б

Термокомпенсация: в данном случае вместо R в схеме с фиксированным напряжением ставится п/п или резистор, свойства изменяются таким образом, что изменяется положение рабочей точки, вызванное влиянием дестабилизирующих факторов.

15. Определить выходное сопротивление эмиттерного повторителя на средних частотах, если:

внутреннее сопротивление генератора RГ=50Ом; сопротивление в цепи эмиттера RЭ=1к; сопротивление нагрузки RН=3к; сопротивление входного делителя коэффициент усиления транзистора =25 100; объемное сопротивление базы транзистора rб=300Ом; дифференциальное сопротивление

эмиттерного перехода rЭ=8Ом.Выходное сопротивление находится при закороченном Ег и разрыве на

16. Выявить требования, предъявляемые к транзистору оконечного каскада, если выходные параметры усилителя:

выходное напряжение UВЫХ 2В;выходная мощность PН 0.4Вт;верхняя граничная частота fВ=30кГц;нижняя граничная частота fН=20Гц;температура окружающей среды t

40C .

17. Определить значения Кu, Кi, Rвх и Rвых эмиттерного повторителя на транзисторе П416, у которого rвх=650 Ом, β=40, rк(э)≈6,7 кОм, если сопротивления внешних резисторов: Rг=50 Ом; Rэ=2 кОм, Rн=10 кОм, Rб=68 кОм, а ток покоя эмиттера I0э=2 mА.

18. Рассчитать сквозной коэффициент усиления по напряжению каскада с ОЭ на средних частотах и величину UВЫХ, если:

ЭДС источника входного сигнала EГ=0.02В; внутреннее сопротивление источника сигнала RГ=50Ом; сопротивление в коллекторной цепи транзистора RК=2.7кОм; нагрузочное сопротивление RН=500Ом; сопротивления резисторов базового делителя: Rб1=62к, Rб2=15к; ток покоя коллектора I0К=2мА;

коэффициент усиления транзистора =50; объемное сопротивление базы транзистора rб=200Ом. Схема замещения на средних частотах (В=бета):

19. Рассчитать переходный процесс в схеме при следующих условиях: при t<0 ключ К разомкнут, при t≥0 ключ замыкается. Определить UC1 иUC2, если E=20В; R1=1кОм; R2=4,3кОм; C1=5,6 мкФ; C2=10 мкФ.

1) Схема до коммутации

1 0 − = 02 0 − = 0

За быстрым переходным процессом следует медленный ПП, развивающийся

20. Дифференциальный каскад (ДК). Базовая схема: описание, принцип действия.

Появление ДК обусловленно необходимостью существенного уменьшения дрейфа входного сигнала.Особенности:

1.Используется 2-хполярный источник питания Ек1 = Ек2 для согласования уровней.

2.Наличие 2-х усилительных элементов (VT1,

VT2) вместе с резисторами Rк1 = Rк2 образующих сбалансированный мост.

3.Входные сигналы могу т одновременно подаваться на 2 входа, при этом входы называются дифференциальными. Здесь можно подать входной сигнал на один какойлибо вход, при этом 2-й садиться на землю.

4.На VT3 собрана схема стабилизации тока. Выходной ток это Iэ = const, который постоянно протекает по схеме при включении питающих напряжений. Если входные напряжения транзисторов

одинаковы (или = 0), ток источника тока делится поровну между транзисторами VT1 и VT2. Транзистор VT4 в диодном включении служит для термокомпенсации изменения пололожения рабочей точки VT3. Выходной сигнал может сниматься либо с коллектора каждого транзистора относительно земли, либо между коллекторами транзисторов (Uвыхдиф)

Принцип действия:

1. Режим покоя - Uвх1 = Uвх2 = 0

По базовым цепям транзисторов протекают токи покоя Iоб1 = Iоб2 = Iсм; Eк2 – Uэvт1,vт2 -> (-)I3. Величина токов покоя базы устанавливается автоматически такой, чтобы Iэ каждого транзистора соответсвовал половине источника тока.

Iоб1=Iоб2≈Iэ/2β; Iэ=Iб+Iн=Iб+βIб=(β+1)Iб

Базовый ток покоя создает ток коллектора покоя к каждому транзистору: Iок1=Iок2=βIоб≈Iэ/2. Токи коллектора протекают по резисторам Rк1 и Rк2, создают там соответвующее падение напряжение покоя: U0Rк1 = U0Rк2 = IокRк => напряжение на коллекторах транзисторов относительно земли будет состовлять Uок1 = Uок2 = Uбал = Ек1 - IокRк

2. Uвх1 > 0 , Uвх2 = 0

С увеличением Ег базовый ток 1-го транзистора растет, а второго падает. Это продолжается до тех пор пока Iб2 не станет = 0 и VT2 запрется. Iг= Iсмещ. VT2 запирается и его Iк становится = 0 => весь ток источника тока будет протекать по VT1. Uк2 становится = Ек1, а Uн1 будет иметь минимально возможную величину Uк1мин ≈ Ек1

– IэRк1. Дальнейшее увеличение Ег не меняет состояние схемы. Схема ведет себя аналогично, если входной сигнал подавать на 2 вход, а первый заземлить только все приращения поменяют знаки.

21. Рассчитать напряжение источника коллекторного питания Eк каскада с ОЭ RC-усилителя, если известно: Uвых=4,5 В, Rн=10 кОм, Rк=13 кОм, Rэ=1,3 кОм, Rб1=200 кОм, Rб2=18 кОм, rб=260 Ом, rк(э)≈40 кОм, Uк нас≤0,5 В, βср=50, обратный тепловой ток транзистора Iк0=5 мкА.

22. ДК с несимметричным выходом. Принципиальная схема, принцип действия, основные характеристики и параметры.

VT3 и VT4 образуют токовое зеркало и каждый из них является коллекторной нагрузкой акт. элемента составляющего ДК.

Ведущим током является Iк1, который создает одинаковое падение напряжения на VT3 и VT4 =>Ik4 = Iк1 (!) т.о. Iк4 является вторичным (ведомым) током.

Принцип действия:

1.Ег = 0, схема находится в режиме баланса =>Iк1 = Iк2 = Iк4; по 1з.Кирхгофа Iк4+Iн=Iк2

=>Iн=Iк2-Iк4=0 =>Iн = 0

2.Ег > 0; входной ток протекает по вторичным

цепям транзистора, увеличивая Iб1 и

уменьшая Iб2 => к1 = 2э + вх; к2 = Иэ2 – вх. Т.к. к4 = к1 = 2 + вх;

_н = _к4 – _к2 = 2 вх. вых = н н = 2 н вх Полярность выходного сигнала без скобок.

3. В этом случае процессы пойдут в противоположном направлении, т.е. Ик1 = Ик4 будет уменьшаться, а Iк2 возрастать относительно исходного значения =>Iн изменит направление, а выходное напряжение полярность.Для сквозного коэффициента

, где rвх = rб+ rэ(1+β)– входное сопротивлениетранзисторов VT1 и VT2 для схемы с ОЭ. Видно, что Ку очень сильно зависит от сопротивления нагрузки => для увеличения Ку нужно увеличить Rн. Если в качестве Rн выступает входное сопротивление следующего ДК, нужно чтобы Rн было велико. На практике для увеличения входного сопротивления ДК используют либо составные транзисторы по схеме Дарлингтона, либо используют полевые транзисторы. Реальное значение Ку ДК может достигать нескольких сотен. А входное сопротивление до нескольких МоМ.

23. Двухтактные бестрансформаторные усилители мощности с двухполярным питанием на комплементарных транзисторах. Принципиальная схема, принцип действия, основные характеристики и параметры.

Наиболее часто используются на практике. Особенности: транзисторы работают в AB-классе. Начальное смещение задается с помощью резистивного делителя. 2Uпрvd = Uбэ, сопротивление резисторов больше 2 Ом Общий недостаток всех БУМ на одинаковых

транзисторах относительно малое усиление по мощности, обусловленное малым значением β мощных транзисторов, усиления по напряжению нет => на практике большое распространение получили БУМ на состовных транзисторах м с 2-х полярным питанием.

24. LC-автогенераторы синусоидального сигнала с трансформаторной ОС. Принципиальная схема, принцип действия, основные характеристики и параметры.

При подаче питания VT остаётся заперт. При этом по постоянному току база подключена к средней точке резистивного делителя. Конденсатор Сбл начинает заряжаться от источника Ек:

0 = 0, ∞ = К 2

1+ 2

При достижении Uc(t) пятки e0, транзистор открывается и входит в активный режим, появляются

прямой ток базы Iб и ток коллектора К = б. Iк замыкается через колебательный контур, создавая на нём напряжение Uк, которое трансформируется в первичную обмотку, создавая на ней напряжение Uw1. Это напряжение через конденсатор Cбл прикладывается к БЭ транзистора с прямой полярностью, усиливая отпирание, тем самым замыкается петля положительной обратной связи. Под действием ПОС начинается регенеративный процесс, усиливающий любую тенденцию в поведении транзистора.

Колебательный контур выдаёт первую гармонику тока и формирует на контуре почти синусоидальное напряжение. Через пол периода sin меняет знак и VT закрывается.

В установившемся режиме VT работает в С-классе, т.к. присутствует большой прямой ток базы, угол отсечки составляет 60-70 градусов, для минимальных линейных искажений добротность контура должна быть не менее 30.

25. Однотактный трансформаторный усилитель мощности. Принцип действия, основные расчетные соотношения.

Основное назначение УМ – передача в нагрузку заданной или максимально возможной мощности при наименьшем потреблении энергии от источника питания и дополнительном уровне частотных и нелинейных искажений. Основной параметр КПД (из-за большой мощности потребления).

Особенности схемы:

1.В эмиттерной цепи может присутствовать Rэ, который не шунтируется конденсатором, так как Rэ маленький.

2.Вместо Rб2 на практике может быть применен термокомпенсирующий диод.

3.В коллекторную цепь включена первичная обмотка трансформатора, причем она – закоротка

для постоянного тока.

По W1 замыкается Iок, т.е. трансформатор работает с постоянным подмагничиванием, отсюда большие его массо-габариты. Сердечник работает на частном цикле и выполняется с зазором.Достоинства использования трансформатора:

1.Развязка по постоянному току.

2.Можно согласовать вых и н за счет варьирования коэффициента передачи трансформатора,

3.Возможность получения двух одинаковых противофазных сигналов.

4.Возможность получения нескольких развязанных между собой (автономных) выходных напряжений.

5.Можно осуществить привязку нагрузки к общей шине.