Электротехника \ Электроника и микросхемотехника

Конспект лекций № 1-15 дисциплины "Электроника и схемотехника" (Физические основы и элементы полупроводниковых приборов. Полевой транзистор со встроенным каналом МОП, МДП), страница 6

Усилительный каскад с общим эммитером с отрицательно-обратной связью по напряжению

По мере открывания транзистора напряжение снижается, одновременно с этим снижается и отпирающий сигнал на базе. В некоторый момент наступает равновесие, транзистор открывается ровно на столько, чтобы его Uk подаваемое через резистор на базу поддерживало его в этом состоянии. Для устранения влияния обратной связи на переменном токе необходимо, чтобы R2 для переменного тока обладал бесконечным сопротивлением.

Ек=15 В;

fгр=20 Гц;

Iэ=0,1 мА;

Кu=-50

1)

   

2)

3)

4)

 

Iд=2,5 мкА;

Лекция 10

Основной параметр характеризующий линейность усилителя – коэффициент гармоник. Коэффициент гармоник – отношение мощности гармонического сигнала на выходе к мощности паразитных гармоник.

Основная причина нелинейных искажений – зависимость rЭ , а следовательно крутизны, и коэффициента усиления от величины входного сигнала

Усилительный каскад с общей базой (ОБ)

Для обеспечения режима покоя необходимо на эммитер относительно базы подать отрицательную составляющую. Для этого  можно обеспечить  UОЭ=0, а на базе положительное напряжение.

Усилительный каскад с общим коллектором(ОК)

(эммитерный повторитель)

 

Uвых=Uэ=Uвх-Uбэ-Iэ(rб+Rб)/h21Э

Iвых=Iвх

Rвх  как с каскадом с ОЭ

Эммитреный повторитель может иметь характерные искажения при ёмкостной нагрузке на высокой частоте.

Импульсный сигнал                                   

Гармонический сигнал                     

Порядок расчёта аналогичен порядку расчёта усилительного каскада с ОЭ. Напряжение смещения задаётся резистивным делителем на базе. Uвых0 задаётся как половина питания.

Ек=5В

IЭ=5мА

UЭ=Ек/2=2,5В

RЭ=UЭ/IЭ=2,5/5=0,5кОМ

Пусть h21Э=400

Iб=IЭ/h21Э=12,5мкА

Iд=125мкА

Uбо=Uэ+Uбэ=2,5+0,6=3,1В

Rвх=R1|| R2||h21э(rэ+Rэ)

Rвых=rэ==25/5=5 Ом

R1=15кОм           R2=25кОм

Лекция 11

Во многих случаях внутри схемы требуется получить стабилизирующий I, который не меняется при изменении Rнагр.

Такая задача может быть решена с помощью каскада с общим эммитером с резистором в эммитерной цепи, на которой зафиксировано Uбазы.

,

при этом Iк в первом приближении не зависит от Rнагр.

Недостаток:

значительная частьU тратится на создание стабильного Uэ, которое должно быть больше Uбэ, так как Uбэ изменяется от температуры и тока. Также на Iвых может влиять температурный дрейф коэффициента усиления. Для более точных стабилизаций необходимо, чтобы Uбазы зависело от температуры также как и Uбэ транзистора. Применяем второй способ схемотехнических температур стабилизаций:

1. Смещение усилительного элемента от такого же элемента в аналогичном включении

Если стабилизатор VD1 заменить на резистор, получим отражатель I или токовое зеркало. Если R2=R3, то Iк2≈Iк1

Если транзисторы VT1, VT2 одинаковы (выполнены на одном кристалле), то R2, R3 можно исключить

Разбаланс токов определяется тем, что Iк1>Iк2 на 2Iб

                    

Например:

h21=50

Iвых=0,96 Iвх

Iвых=0,999 Iвх

                      Дифференциальный усилительный каскад

Ранее рассмотренные схемы плохо приспособленных для усиления постоянного I, так как все они требуют напряжения смещения и имеют температурный дрейф, которые не отличимы от поленого сигнала.

Для выхода из такой ситуации используется смещение усилительного элемента от такого же элемента в аналогичном включении. Этот подход реализован в дифференциальном усилители.

Дифференциальный усилитель имеет две входные клеммы и две выходные. Полезным сигналом есть разность U между клеммами (дифференциальными составляющими). Синфазное напряжение не является полезным сигналом.

Если Uвх1=Uвх2=0, то

Uбэ1=Uбэ2=Iк1=Iк2=Iсм/2
Если источник I – токовое зеркало, то

Не действуют и другие синфазные воздействия температуры напряжения питания. Допустим:

Uвх1≠Uвх2; Uвх2=0; Uвх1= Uвх

Выражение коэффициента усиления может быть получена следующим образом: ток, возбуждаемый сигналом протекает по цепи VT1, VT2, R2, +U, R1 и равен . Так как

Лекция 12

Двухтактные усилительные каскады

Все ранее рассмотренные схемы не предназначены для передачи значительной мощности в нагрузку. Ток нагрузки ограничен активными сопротивлениями внутренней нагрузки, ограничение тока на высокой частоте вызывает снижение полосы пропускания и появления нелинейных искажений( как в схеме с ОК).

Скачать файл