Post on 30-Dec-2015
description
СХЕМОТЕХНИКА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 1. Всего 23.
Способы включения транзисторов
Вход
ВыходБ
К
Э
Включение с ОЭ
Вход
Выход
Включение с ОК
Вход Выход
Включение с ОБ
Выход
Вход
З
С
И
Включение с ОИ
ВыходВход
Включение с ОС
ВыходВход
Включение с ОЗ
Включение биполярного транзистора структуры n-p-n
Включение полевого транзистора с каналом n-типа
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 2. Всего 23.
Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 3. Всего 23.
uВХ
RК
UПVT
RБ1
RБ2
+
uКЭ
КБ
Э
uВЫХ
uВХ
RК
UПVT
RБ1
RБ2
+
uВЫХ
КБ
Э
URК
RН
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 4. Всего 23.
При отсутствии сигнала (iВХ = 0) в цепях усилительного каскада протекают только постоянные токи (IRБ1 , IRБ2 , IБ , IК , IЭ ), созданные источником питания UП. Эти токи вызывают постоянные напряжения на сопротивлениях каскада и между выводами транзистора (URБ1 , URБ2 , UБЭ , URК
, UКЭ ). Такой режим называют режимом покоя.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 5. Всего 23.
IВЫХ
RН
uВХ = 0
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+
UВЫХ = UКЭIRБ2
IRБ1
IБiВХ = 0
IК
IЭUБЭ
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 6. Всего 23.
RН
IВЫХ
uВХ = 0
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+_
UВЫХ = UКЭIRБ2
IRБ1
IБiВХ = 0
IК
IЭUБЭ
+
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 7. Всего 23.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 8. Всего 23.
Входная и выходные характеристики б/п транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером
IБ max
IБ min
UБЭ maxUБЭ min
IБ
UБЭ
0
IK max
IK
UKЭ0
IKmin
UKЭmin UKЭmax UП
UKБ=0
IБ=0IБmin
IБmax
Точка насыщения
Точка отсечки
К
П
R
U
К
ПК R
UI
max
Когда транзистор полностью открыт, его сопротивление очень мало (принимаем его равным нулю)
Когда транзистор полностью закрыт, его сопротивление очень велико (принимаем его равным бесконечности)
0КЭU
0
К
ПК R
UI ПКЭ UU
КЭК
ПК RR
UI
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 9. Всего 23.
Классы усиления усилительных каскадов
В зависимости от значения и знака напряжения смещения UСМ и напряжения сигнала uC в схеме транзисторного каскада возможно несколько принципиально различных режимов его работы. Эти режимы называют классами усиления.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 10. Всего 23.
Класс А
В этом режиме ток протекает в течение всего периода.
2П
ПКЭ
UU
К
ППК R
UI
2
ПКК II 2
)( minmaxmax
ККК
III
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 11. Всего 23.
uВХ = uБЭ
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+
uВЫХ = uКЭiRБ2
iRБ1
iБiВХ
iК
iЭ
iВЫХ
t
t
IБ max
IБ min
UБЭ maxUБЭ min
IБ П
UБЭ П
Т.П.
iБ
uБЭ0
Класс А
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 11. Всего 23.
IK max
IK
UKЭ
0
IKmin
UKЭmin UKЭmax UП
IБmin
IБmaxК
П
R
U
IБП
t
tТ.П.
Класс А
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 11. Всего 23.
uВХ = uБЭ
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+ _
uВЫХ = uКЭIRБ2
IRБ1
IБiВХ
IК
IЭ
iВЫХ
Класс А
В этом режиме ток протекает в течение всего периода.
2П
ПКЭ
UU
К
ППК R
UI
2
ПКК II 2
)( minmaxmax
ККК
III
2
)( maxmin ККПК
III
5,0
ПКПКПК UIP Мощность, рассеиваемая в транзисторе -
По найденным значениям IКП и IК max для известного значения h21Э определяют IБ П, IБ max, UБЭ П и UБЭ max.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 12. Всего 23.
uВХ = uБЭ
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+ _
uВЫХ = uКЭIRБ2
IRБ1
IБiВХ
IК
IЭ
iВЫХ
IБ max
IБ min
UБЭ max
UБЭ min
iБ
uБЭ
0
IБmax
IKminIБmin
IK max
IK
UKЭ
0UKЭmin UKЭmax UП
К
П
R
U
t
t
IБП2
UБЭ2
t
t
IБП1
UБЭ1
IБП1
t
tIКП 1
UКЭП 1
IБП2
t
tIКП 2
UКЭП 2
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 13. Всего 23.
uВХ = uБЭ
RК
UП
VT
RБ1
RБ2
+ _
uВЫХ = uКЭIRБ2
IRБ1
IБiВХ
IК
IЭ
iВЫХ
IБ max
IБ min
UБЭ max
UБЭ min
iБ
uБЭ
0
t
t
IБП2
UБЭ2
IБmax
IKminIБmin
IK max
IK
UKЭ
0UKЭmin UKЭmax UП
К
П
R
U
IБП2
t
tIКП 2
UКЭП 2
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 14. Всего 23.
Точка покоя режима класса В. Она же точка отсечки
IK max
IK
UKЭ
0
IKmin
UKЭmin UKЭmax UП
UKБ=0
IБ=0IБmin
IБmax
Точка насыщения
К
П
R
U
Класс В В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает только в течении половины периода. Напряжение смещения равно нулю (UСМ = 0). При этом IКП = IКmin 0 и UКЭ П = UП - RКIКmin UП.
Положительным являются хорошие энергетические показатели (теоретический КПД до 0,785).
Недостатки
1. Усиливается только одна полуволна.
2. Большие нелинейные искажения (искажения типа «ступенька»).
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 15. Всего 23.
RНuВХ
uВЫХ
VT1
VT2
+
+ _
_
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 16. Всего 23.
IK max
IK
UKЭ
0
IKmin
UKЭmin UKЭmax UП
UKБ=0
IБ=0IБmin
IБmax
Точка насыщения
Точка отсечки
К
П
R
U
Точка покоя класса АВ
Класс АВ
В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает больше половины периода. Напряжение смещения равно или немного превышает UБЭ min.
Хорошие энергетические показатели.
Усиливается только одна полуволна.
Нет искажений типа «ступенька».
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 17. Всего 23.
Класс С В этом режиме ток в выходной цепи транзистора протекает меньше половины периода. Напряжение смещения отрицательное. Транзистор больше половины периода находится в режиме отсечки. Усиливается только верхняя часть полуволны.
Это ключевой режим. На выходе получается напряжение в виде прямоугольных импульсов. Напряжение смещения равно нулю или отрицательное. Входное напряжение должно принимать либо значение меньше UБЭmin либо больше UБЭmax.
Класс D
Хорошие энергетические показатели (большой КПД).Большие нелинейные искажения.
Широко применяется в мощных резонансных усилителях (в радиопередающих устройствах).
КПД близок к единице.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ.. Слайд 18. Всего 23.
КАК ПРОИЗВОДИТСЯ РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КАСКАДА ПОКАЗАНО НА
СЛЕДУЮЩЕМ ПРИМЕРЕ
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 19. Всего 23.
uВХ
RК
UПVT
RБ1
RБ2
+
uВЫХ
КБ
Э
URК
RН
Схема замещения усилительного каскада ОЭ
h21ЭiБh22Э
CК RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ
RК
ТРАНЗИСТОР
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 20. Всего 23.
ЭБ
ЭБВХ hR
hRR
11
11
ККЭВЫХ RRhR 22
h21ЭiБh22Э
CК RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ
RК
ТРАНЗИСТОР
На средних частотах ёмкостное сопротивление ХСК очень велико и в расчёт не принимается, так как ток в нём практически равен нулю.
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 21. Всего 23.
БЭНВЫХ ihRu 21НК
НКН RR
RRR
БЭВХ ihu 11
Э
ЭН
БЭ
БЭН
ВХ
ВЫХU h
hR
ih
ihR
u
uK
11
21
11
210
h21ЭiБ
RБ h11ЭuВХ uВЫХ
ТРАНЗИСТОР
iБ h21ЭiБ
НR
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 22. Всего 23.
))(( 11
21
ЭБНК
БКЭ
ВХ
НI hRRR
RRh
i
iK
Б
ЭББ
ЭБ
ЭБ
БЭ
ЭБ
ЭБ
ВХ
ВХ
ВХВХ R
hRi
hR
hRih
hR
hRu
R
ui
)( 11
11
11
11
11
11
)(2121
НК
КБЭ
Н
НБЭ
Н
ВЫХН RR
Rih
R
Rih
R
ui
h21ЭiБRК
RНRБ h11ЭuВХ uВЫХ
ТРАНЗИСТОР
iБiВХ
Автор Останин Б.П. Конец слайда
Процесс и классы усиления. ОЭ. Слайд 23. Всего 23.