Электроника. Курс лекций - часть 6

1.

Транзистор с затвором в виде p-n перехода

Е

с



0

U

0зи



0

Используется один источник
Производится смещение колебаний

I

0з

=0  U

R3

=0

U

Rи

=I

0c

*R

и



0

U

зи



0



U

Rи



=U

0зи



E

c 

= U

Rи

 + R

c

I

0c

 + U

0си

R

3

 требуется  для подачи сигнала на вход.

Оно является входным сопротивлением 
усилителя.

2. Транзистор со встроенным каналом

3. Транзистор с индуцированным каналом

При R

4

: U

R2 

= U

0зи

 + I

0c

 + R

4

Анализ усилителя на переменном сигнале

1. Упрощение по принципу суперпозиции (конд. ист. отд.)

R

б

=R

1 

|| R

2

I

c

U

зи

U

зо

U

0зи

Е

с

R

3

R

4

I

0c

I

0и

U

0зи

U

зи

U

зо

R

и

R

с

R

2

R

1

R

4

U

0зи

R

1

R

2

е

с

R

с

С

1

R

э

R

к

R

н

С

э

R

к

Е

к

U

зо

U

зи

U

0зи

U

зн

2. Замена транзистора Н-четырехполюсником

i

б

h

11э

*i

б

    h

11э

3. Анализ по трем частотным диапазонам

НЧ

СЧ

ВЧ



,=const



,=const



,=f()

X

c

>0

X

c

=0

X

c

=0

1. Анализ RC-усилителей

1.1. RC-усилитель по схеме с общим эмиттером (предыдущая схема)

С

1

 – для развязки источника сигнала со схемой усилителя

R

б

  –   для   задания   начального   положения   рабочей   точки,   для

термостабилизации
R

э

 – для термостабилизации

С

э

 – для исключения отриц. ОС по переменному сигналу

R

к  

–  для   снятия   выходного   сигнала,   для   обеспечения   начальной   рабочей

точки на выходе
С

2

 – для развязки по пост. сигналу м/у усилителем и нагрузкой

На СЧ:

R

вх

=R

б

||h

11э

R

вых

=R

к

К=U

вых

/U

вх

=h

21э

*(R

k

||R

н

)/h

11э

   K=h

21э

*(R

k

||R

н

)/(h

11э

||R

б

)

При R

н

=0 (хол. ход)

К

хх

=h

21э

*R

k

/h

11э

K

i

=i

вых

/i

вх

=(h

21э

*i

б

*К

к

)/(R

н

+R

k

)

i

вх

*(R

б

||h

11э

)=i

б

*h

11э

  i

вх

=i

б

*(R

б

+h

11э

)/R

б

К

i

=(h

21э

*R

k

*R

б

*R

б

)/((R

н

+R

k

)(R

б

+h

11э

))

R

1

R

н

R

к

С

2

С

э

R

э

R

б

С

1

R

с

е

с

R

1

R

н

R

к

С

2

С

э

R

э

R

б

С

1

R

с

е

с

R

1

K

р

=К*К

i

i

вх

i

б

i

вых

U

вх

U

вых

На ВЧ:
R

вх

 и R

вых

 аналогично СЧ.

h

21

=h

21эо

/



  К и К

i

 (завал АХЧ на ВЧ)

Т.е. завал АХЧ на ВЧ обеспечивается частотными свойствами транзистора.

На НЧ:
учитывается емкость

i

б

h

11э

*i

б

    h

11э

Z

вх

=Х

с1

+R

б

||(h

11э

+(R

э

||X

сэ

)(h

21э

+1))

Z

вых

=R

k

+X

c2



0  Z

вх



 , Z

вых



 

U

вых

=(h

21э

*i

б

*(R

k

||(R

н

+Х

с2

))*R

н

)/(R

н

+Х

с2

)=(h

21э

*i

б

*R

к

*R

н

)/(R

н

+Х

с2

+R

к

)

i

вх

=(i

б*

(R

б

+(h

11э

+(h

21э

+1)*(R

э

||Х

сэ

)))/R

б

U

вх

=i

вх

*Z

вх

=i

б

*(R

б

+h

11э

+(h

21э

+1)*(R

э

||Х

с2

))*Z

вх

)/R

б

К=U

вых

/U

вх

=                  

 

 h  

21э

*  R

   

н

*(

   R

   

k

||(

   R

   

н

+Х

с2

))*

   R

   

б

         

 

             

 

 

                     (R

н

+Х

с2

)*(R

б

+h

11э

+(h

21э

+1)*(R

э

||Х

с2

))*(Х

с1

+R

б

||())

Анализируем для каждой емкости (Х

с

) отдельно

при Х

с1

:

К=(h

21э

*R

к

||R

н

*R

б

)/((R

б

+h

11э

R)*(Х

с1

+R

б

||h

11э

))

при 0  К0
поэтому получаем «завал на НЧ»
при Х

с2

:

К=(h

21э

*R

н

*(R

k

||(R

н

+Х

с2

))*R

б

)/((R

н

+Х

с2

)*(R

б

+h

11э

)*(R

б

||h

11э

))=(h

21э

*R

н

*R

k

)/

((R

н

+R

н

+ Х

с2

)*h

11э

)



0  К0

при Х

сэ

:

К=(h

21э

*R

к

||R

н

*R

б

*R

н

)/((R

н

)*(R

б

+h

11э

+(h

21э

+1)*(R

э

||Х

с2

))*(Х

с1

+R

б

||())

при 0  К0

R

н

R

к

С

2

С

э

R

э

R

б

С

1

R

с

е

с

R

1

R

н

R

к

R

б

R

с

е

с

h

11э

появляется отрицательная ОС на переменном сигнале, которая уменьшает К
по ср-ю со ф. част

Схема усилителя на биполярном транзисторе с общей базой

Необходимо   использовать   2   источника,   однако,   в   действительности,
применяется схема на 1 источнике.

       +          +

      +

    -

Е

к

       R

1

R

k

C

2

        C

1

    R

н

      e

c

          C

б

R

2

R

э

для переменного сигнала Х

сб

=0

на СЧ:

i

э

i

вых

h

21э

*i

б

    h

11б

е

с

  R

э

          R

k

  R

н

Схема изоморфна схеме с общим эмиттером

К=(h

21б

*R

k

||R

н

)/(h

11б

||R

э

)

по аналогии с ОЭ
K

i

<1

K

i

=(h

21б

*R

k

*R

э

)/((R

к

+Rн)*(R

э

+h

11б

)) <1

R

k

/((R

к

+Rн)<1

R

э

/(R

э

+h

11б

)<1

Схема с ОБ никогда не усиливает ток!!!

ОЭ

ОБ



0  Х

с2



  К0



0  Х

с1



  К0

Схема с общим коллектором

Е

к

       R

1

R

k

С

1

C

2

        

    R

н

      e

c

    U

вых

R

2

R

э

На СЧ:

на перемен. сигнале

    h

11э

  U

вх

   R

б

    R

э

    R

н

   U

вых

Коллектор имеет постоян. потенц.
В этой схеме U

вых

<U

вх

  К<1

Эта схема никогда не усиливает напряжение
К=(U

вх

*(R

э

||R

н

)*(h

21э

+1))/((h

11э

+(h

21э

+1)*(R

э

||R

н

))*U

вх

)=   =((R

э

||R

н

)*(h

21э

+1))/(h

11э

+

(h

21э

+1)*(R

э

||R

н

))=1/(1+(h

11э

/((R

э

||R

н

)*(h

21э

+1))))



 К1

Вх и Вых сигналы синфазны.
Схема носит название «эмиттерный повторитель»

R

вх

=R

б

||(h11э+(h

21э

+1)*(R

э

||R

н

))



 10*i кОм

   0,3к      50        1к

1. большое входное R
2. малое выходное R

i

б

     h

11э

i’

вых

R

1

  R

б

U'

вых

    i’э

i

вых

=i

э

+i

б

+i

б

*(+1)

При U

вых

=const и i

вых

 – увеличивается  R

вых

 уменьшается

R

вых



i...10i Ом

Используется как преобразователь сопротивления для согласования эл. цепей.

е

с

=1 В

    R

c

R

c

=0,9 кОм

R

н

R

н

=0,1 кОм

R

c

        OK

R

н

  e

c

e

c

         к1

U

вх

=0,98 В

R

вх

=49 кОм

R

вых

=10 Ом

U

вых



0,9 В

Усилители на полевых транзисторах

Схема на транзисторе со встроенным каналом

Е

к

       R

c

C

2

i

вх

=0

R

c

R

н

U

вых

е

с

Простейшая схема
К

i

=

I

c

I

вх

=0

R

c

0

U

зи=0

I

0c

U

0си

Е

с

U

си

К=U

вых

/U

вх

= (S* U

вх

*(R

c

||R

н

))/ U

вх

=S*(R

c

||R

н

)

R

вх

=

R

вых

=R

с

    

R

с

 U

вх

=

         е

с

          R

с

  R

н

S*U

вх

Мощные выходные каскады



к

=Р

н

/Р

к

=(U

mвых

*I

mвых

)/(Е

к

*I

ок

*2)25%

Р

к

=Е

к

*I

ок

Р

н

=U

вых

*i

вых

=(U

mвых

*i

mвых

)/2

U

mвых



Е

к

I

mвых



I

ок

RS – усилители
Полный КПД10%
RS – усилители используются как входные или промежуточные

R

н

 включим через трансформатор

I

к

R

э

0

R’

э

U

окэ

   Е

к

U

кэ

r

1

  - активное сопротивление первичной обмотки (очень мало)

U

окэ



Е

к

На переменном сигнале R

н

 приводится к X

L

 первичной обм.

R’

н

=R

н

/n

2

, где n – коэффициент трансформации

n=

2

/

1

, где 

i

 число витков в i-той обмотке

U’

нм



Е

к

U

вых

=U’

н

*n

U’

mвых



Е

к

I’

mвых



I

ок

в 2 раза  чем RS –усил. Реально 

к



40%

Р

к

=Е

к

*I

ок

Р

н

=Е

к

*I

ок

/2



 

к



50%

2.

R

1

R

2

е

с

R

с

С

1

Е

к

R

н

T

р

r

1

R

1

R

2

е

с

R

с

С

1

Е

к

R

н

T

р

R

к

С

2

С

э

R

э