Материал: 832

55

стора с управляющим p-n-переходом крутизна уменьшается, в чем можно убедиться, продифференцировав выражение (3.12):

Рис. 3.12 Малосигнальные эквивалентные схемыполевоготранзистора

Увеличение удельного сопротивления канала при росте температуры ведет к уменьшению тока стока. С другой стороны, с ростом температуры уменьшается запирающее напряжение на p-n-переходе (примерно на 2 мВ/К), что приводит к увеличению тока стока. При правильном выборе рабочей точки ток стока остается почти постоянным в широком диапазоне температур. Рабочую точку, в которой изменение тока стока с изменением температуры имеет минимальное значение, называют термостабильной точкой. Ее ориентировочное положение можно найти из уравнения

При больших Uотс крутизна характеристики в термостабильной точке невелика и от транзистора можно получить значительно меньший коэффициент усиления, чем при работе с малым напряжением UЗИ.

В усилительном каскаде полевой транзистор можно включить по схемам с обшим истоком, общим стоком и общим затвором. Основное достоинство усилителей на полевых транзисторах – возможность получения большого входного сопротивления, так как для их работы не требуются входные токи.

56

4 УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

4.1 Принцип работы и назначение элементов простейшего каскада УНЧ по схеме с общим эмиттером

Простейшая схема УНЧ на биполярном транзисторе приведена на рис. 4.1. С помощью резистора в цепи базы эмиттерный

смещен в обратном направлении. В цепи коллектора протекает значительно больший ток IК IБ. В цепи эмиттера протекает ток IЭ=IК+IБ, примерно равный току IК. Эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Поэтому рассматриваемый каскад выполнен по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Резисторы RБ и RК задают рабочую точку А транзистора по постоянному току (точку покоя). Ее положение не изменяется при подключении источника входного сигнала и нагрузки, так как они подключаются через разделительные конденсаторы C1 и С2. Эти конденсаторы не пропускают постоянную составляющую, но имеют очень малое сопротивление на частоте полезного сигнала.

Переменная составляющая входного напряжения uвх(t)подается через разделительный конденсатор C1 и вызывает изменения

58

динат в соответствии с уравнением второго закона Кирхгофа для коллекторной цепи

Наклон нагрузочной прямой постоянного тока определяется сопротивлением выходной цепи постоянному току R RК. В общем случае оно включает все сопротивления, последовательно подключенные в выходной цепи транзистора к источникупитания.

Через разделительный конденсатор C2 к коллектору подключена нагрузка Rн, в которую передается часть переменной составляющей коллекторного тока. Другая часть ответвляется в резистор RК iк (t) iн(t) iRк (t) . Следовательно, для переменной составляющей коллекторного тока резисторы RК и Rн соединены параллельно. Их параллельное соединение называют сопротив-

При передаче сигнала мгновенные значения тока и напряжения в коллекторной цепи транзистора определяются соотношениями

Знак минус подчеркивает тот факт, что с ростом коллекторного тока напряжение на транзисторе (вследствие увеличения падения напряжения на резисторе RК) уменьшается. Знак минус говорит о свойстве каскада с общим эмиттером инвертировать фазу входного сигнала при усилении.

Подставив в уравнение (4.5) значения переменных составляющих коллекторного тока и напряжения из (4.3) и (4.4), полу-

чим уравнение нагрузочной прямой переменного тока

Она проходит через точку покоя A(I0,U0) и точку на оси абсцисс с координатой UКЭ U0 I0R~. По ней совершает колебания рабочая точка под действием сигнала, причем A и A оп-

59

ределяют амплитуды переменных составляющих iК(t) и uвых (t) для заданной амплитуды изменения базового тока iБ(t).

Путем рассмотренных графических построений легко определяется коэффициент усиления по напряжению при работе каскада в режиме большого сигнала.

4.3 Анализ каскада в области средних частот

Для режима малого сигнала расчет проводят аналитическим путем с использованием эквивалентных схем. С целью упрощения анализа выделяют на АЧХ области нижних, средних и верхних частот и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.

При построении эквивалентной схемы усилительного каскада в области средних частот рабочего диапазона закорачиваются источник постоянного напряжения Е, конденсаторы С1 и С2, транзистор заменяется его эквивалентной схемой для средних частот (не учитываются емкости переходов и зависимость от частоты). В схеме рис. 4.4 транзистор заменен приближенной схемой замещения с использованием h-параметров для схемы включения с ОЭ, выделенной пунктирной линией.

Входное сопротивление каскада (смотрим на входную цепь каскада со стороны источника сигнала)

Выходное сопротивление каскада (смотрим на выходную цепь каскада со стороны нагрузки)