Материал: Электронные устройства автоматики - Королев Г.В

напряжению усилителя уменьшился, а входное и выходное сопротивления уве­ личились; б) коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления умень­ шились, в) коэффициент усиления н выходное сопротивление уменьшились, а входное — увеличилось. Определить вид обратной связи для каждого случая.

26. Определить коэффициенты усиления по напряжению и току в схеме уси­ лителя с отрицательной параллельной обратной связью по току (рис. 2.7), если ^оС=1 кОм, R = 10 кОм, Rr=0,5, RB=2,5 кОм. Коэффициент усиления по току усилителя без обратной связи 100, входное сопротивление очень велико. Ответ. Ki ос = Ю, Ки ос= 50.

ГЛАВА 3

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ

§ 3.1. Включение транзистора в схему усилительного каскада.

Графический анализ работы каскада

Обычно усилительные каскады строятся по схеме, приведенной на рис. 3.1. К зажимам источника питания Еа подключаются после­

довательно резистор R и усилительный элемент УЭ, имеющий три внешних электрода. На входной элек­

трод (/) поступает электрический сигнал

от источника ег, управляющий напряже­ нием на выходном электроде 2. Третий электрод является общим для входной и выходной цепей и обычно заземляется. В качестве усилительного используется нелинейный элемент, ход вольт-амперной характеристики которого зависит от не­ которого управляющего электрического сигнала, т. е. каждая из ветвей семейст­

ва нелинейных вольт-амперных характе­

ристик элемента определяется заданной

величиной управляющего сигнала.

В качестве нелинейных элементов могут использоваться бипо­ лярные и полевые транзисторы. Управляющим сигналом для бипо­ лярных транзисторов обычно считают ток, а для полевых — напря­ жение. Различают три способа включения биполярного транзистора в схему рис. 3.1. Если эмиттер транзистора подключен к заземлен­ ной общей шине в точке 3, а управляющим сигналом является ток базы, то такой усилительный каскад называется каскадом с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 3.2, а). При подключении к общей шине ба­ зового вывода транзистора и подавая управляющий сигнал на эмиттер, будем иметь так называемый каскад с общей базой (ОБ)

37

(рис. 3.2, б). И наконец, возможно подключение к общей шине кол­ лектора транзистора. При этом управляющим током является ток базы, а выходным — ток эмиттера. Такой каскад называется каска­ дом с общим коллектором (ОК)-

Поскольку ток эмиттера почти равен коллекторному току, то свойства такого каскада не отличаются от свойств каскада ОЭ. Для

придания каскаду ОК свойств, отличных от каскада ОЭ, выходное

напряжение снимают с резистора R, а коллектор подключают к незаземленной шине источника питания с внутренним сопротивлением, близким к нулю (рис. 3.2, в). Тогда коллектор будет заземлен

лишь по переменному току.

-о

-о

Рис. 3.2

По аналогии с биполярными транзисторами возможно включе­ ние полевых транзисторов с общим истоком (ОН) (рис. 3.3, а),

с общим стоком (ОС), с общим затвором (ОЗ). Для каскадов ОИ и ОС управляющим сигналом является напряжение на затворе, а для каскада ОЗ — на истоке. Схема с общим затвором имеет мно­ го недостатков и практически не применяется.

Для придания каскаду ОС свойств, отличных от свойств каска­ да ОИ, сток транзистора заземляют только по переменному току, т. е. выходное напряжение снимают с резистора R в истоковой це­

использующий знание семейства вольт-амперных характеристик

38

транзистора, на примере каскада с общим эмиттером. Семейство выходных вольт-амперных характеристик гг-р-транзистора при включении ОЭ, состоящее из четырех зависимостей iK=/(uK3), сня­

Схему рис. 3.2, а можно рассматривать как делитель напряже­

Таким образом, ток че­ рез транзистор

^'к (^к ^вых)/

(3.3)

Уравнение (3.3) являет­ ся уравнением прямой, пе­ ресекающей координатные оси в точках /ктах=£к/-Я,

^выхтах = £к (СМ. рИС. 3.4).

Действительно, полагая [/вых=£к, будем иметь /Ктах=£к/£; при /к=0 получим [/вых=£к- Угол наклона этой прямой, называе­ мой линией нагрузки, к оси абсцисс, определяется сопротивлением резистора R, так как tg а= 1/R. Ток в схеме и падение напряжения

на транзисторе икэ при некотором заданном входном токе /б опреде­

ляется точкой пересечения вольт-амперной характеристики транзис­ тора с линией нагрузки. Эта точка пересечения называется рабочей точкой.

39

При изменении управляющего тока базы транзистора рабочая точка перемещается по нагрузочной прямой, при этом изменяются ток коллектора iK и падение напряжения на транзисторе ика. На­ пример, при изменении тока базы на величину Д/б=|/б4—/б1|,

рабочая точка перемещается из положения 1 в положение 4.

Приращения коллекторных тока и напряжения соответственно рав-

сигнала /бо и гармоническо­ го сигнала амплитудой 1бт

мальному отклонению рабочей точки от положения покоя О. Ре­ жим работы каскада при подаче на его вход переменного сигнала называется динамическим.

Графический анализ при других включениях транзистора в схе­ му рис. 3.1 (с общей базой, с общим коллектором) не отличается от изложенного выше для схемы с общим эмиттером. Однако в схе­

ме с общей базой не усиливается входной ток, а в схеме с общим коллектором — напряжение. Поэтому схема с общим эмиттером, в которой происходит усиление входного сигнала как по напряжению,

так и по току, является основной в многокаскадных усилителях.

§ 3.2. Режимы работы транзистора в схеме усилительного каскада. Одногактные и двухтактные

схемы усилительных каскадов

В зависимости от величины постоянной составляющей входного тока (от положения рабочей точки покоя О) транзистор в схеме усилительного каскада может работать без отсечки и с отсечкой то­ ка. В последнем случае коллекторный ток протекает только в тече­

ние части периода входного сигнала. Различают четыре основных режима работы транзистора: классы А, АВ, В, С.

40