Усилительные каскады с общим коллектором это

Усилительные каскады с общим коллектором это

Каскад с общим коллектором эмиттерный повторитель

Расчет каскада по постоянному току проводят аналогично со схемой ОЭ. Резистор Rэ в схеме выполняет ту же функцию, что и резистор Rк в схеме ОЭ – создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, по цепи базы. Конденсаторы Ср1 и Ср2 являются разделительными, а резисторы R1 и R2 предназначены для задания рабочей точки, причем для повышения входного сопротивления резистор R2 в схему часто на вводят.

Входное сопротивление каскада ОК определяется параллельно включенными сопротивлениями R1, R2 и сопротивлением входной цепи транзистора rвх:

Из эквивалентной схемы замещения рис.1.23б можно найти:

а разделив левую и правую часть уравнения на Iб получим:

Если принять, что rэ и rб значительно меньше других составляющих полученного выражения, то входное сопротивление транзистора , включенного по схеме ОЭ

а входное сопротивление каскада ОК:

При достаточно высокоомном входном делителе и транзисторе с высоким входное сопротивление каскада может достигать десятков-сотен кОм, что является одним из важнейших достоинств каскада ОК.

Коэффициент усиления по току можно определить , используя эквивалентную схему замещения, аналогично каскаду ОК

Ток нагрузки является частью эмиттерного тока транзистора, поэтому:

Выразив аналогично схеме ОЭ ток базы через входной ток каскада получаем:

Разделив левую и правую часть уравнения на Iвх имеем:

т.е. коэффициент усиления каскада ОК зависит от соотношений Rвх и rвх, а также Rэ и Rн. Если предположить, что Rвх rвх, имеем;

Таким образом, каскад ОК обеспечивает усиление по току, причем при Rэ = Rк и одинаковых значениях Rн коэффициенты усиления по току в схемах ОК и ОЭ примерно одинаковы. Коэффициент усиления по напряжению аналогично схеме ОЭ может быть определен как:

После подстановки значения КI:

Для оценки коэффициента усиления каскада ОК по напряжению примем Rвх >> Rг и считаем делитель в цепи базы достаточно высокоомным. Это позволяет принять и получить КU 1. Точный расчет дает КU < 1 и в пределе стремится к единице.

Выходное сопротивление каскада ОК представляет собой сопротивление со стороны эмиттера, которое из эквивалентной схемы замещения определяется как:

www.radiomaster.ru

Усилительные каскады с общим коллектором это

чим. Участок BC обусловлен нелинейностью усилительных элементов при высоком уровне сигнала.

Таким образом, при уровне входного сигнала меньше U ВХ min мы не сможем отличить полезный сигнал от помех, а в случае U ВХ > U ВХ max выходной сигнал будет иметь нелинейные искажения.

1.2.2. Усилительный каскад с ОЭ

Усилительный каскад с общим эмиттером (рис. 1.14 ) является одним из самых распостранённых и применяется в каскадах предварительного усиления многокаскадных усилителях.

Название схемы «с общим эммитером» означает, что вывод эмиттера является общим для входной и выходной цепи. В этом случае

1.2. Усилительной каскад с общим эмиттером (ОЭ)

вывод эмиттера называется общим (обозначается знаком « », также используется термин «земля»), а все потенциалы измеряются относительно него.

Усилительный каскад с общим эмиттером работает следующим образом:

1. При увеличении входного напряжения ( U ВХ ↑) ширина p − n перехода между коллектором и базой уменьшается, в результате

возрастает ток в цепи эмиттера ( I Э ↑, см. рис. 1.3 ), а выходное сопротивление транзистора (между коллектором и эмиттером)

уменьшается ( R ВыхТр ↓), а следовательно уменьшается и падение напряжения на выходе транзистора ( I Э R ВыхТр = U Вых ↓).

2. При уменьшении входного напряжения ( U ВХ ↓) ширина p − n перехода между коллектором и базой увеличивается, в результате

чего ток в цепи эмиттера уменьшается ( I Э ↓, см. рис. 1.3 ), а выходное сопротивление транзистора (между коллектором и эмиттером) увеличивается ( R ВыхТр ↑), следовательно увеличивается и

падение напряжения на выходе транзистора ( I Э R ВыхТр = U Вых ↑).

studfiles.net

Назначение элементов усилительного каскада

Усилительный режим транзистора определяется постоянными напряжениями между электродами и токами, протекающими в цепях электродов. Их задают элементы внешних цепей транзистора, которые составляют схему его включения. Усилительный прибор, его обвязка, источник питания и нагрузка образуют усилительный каскад.

Рис.20 Схема усилительного каскада на транзисторе с ОЭ

Обозначения в схеме:

— входное и выходное сопротивления транзистора V1 переменному току без

учёта элементов внешней цепи (обвязки).

— входное и выходное сопротивления усилительного каскада.

RU — сопротивление источника сигнала.

— эквивалентное сопротивление нагрузки каскада переменному току.

RВХ.СЛ — входное сопротивление следующего каскада.

Примечание: Все сопротивления цепей измерены в направлении стрелки при разрыве схемы вдоль пунктирных линий.

Независимо от схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) или общим коллектором (ОК) назначение элементов усилительного каскада одинаково.

Рассмотрим назначения элементов стандартной обвязки транзистора включённого с общим эмиттером (ОЭ) в типовой схеме усилительного каскада (Рис.20).

Развязывающий фильтр по питанию Rф Сф.

При питании усилителя от выпрямителя фильтр по питанию RфСФ обеспечивает сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения электрической сети ЕК.

Но более важную роль он выполняет в многокаскадном усилителе при развязке (устранение связей) каскадов, которые питаются от общей шины ЕК. Если внутреннее сопротивление источника питания Ri(Рис.21) отличное от нуля и составляет единицы или даже доли Омма, то переменные токи оконечных каскадов усилителя мощности достигающие единиц Ампер образуют на нём падения напряжения ΔU = IВЫХ Ri. Это значит, что напряжение питания предварительных каскадов и особенно чувствительного входного каскада U0 = EK — ΔU не будет постоянным. Оно изменяется пропорционально сигналу за счёт паразитной обратной связи между каскадами.

Развязывающие фильтры по питаниюRф Сф с большой постоянной времени в каждом каскаде устраняют паразитные связи между этими каскадами.

Рис.21 Схема образование паразитных связей между каскадами.

Сопротивление резистора RФ выбирается из расчёта допустимого снижения к.п.д. усилителя и лежит в пределах от долей Ома в оконечных каскадах до единиц кОм в маломощных каскадах, так чтобы ΔU = (0,1…0,2) EK. Тогда ёмкость конденсатора СФ для звуковых частот может достигать десятки и сотни мкФ, а для её расчёта можно пользоваться приближённой формулой

Базовый делитель RБ1 RБ2.

Два резистора RБ1 и RБ2, включённых последовательно по постоянному току между шиной питания EK и общим проводом, являются базовым делителем напряжения питания и образуют начальное базовое смещение U = UБ – UЭ между базой и эмиттером транзистора V1. Это напряжение U определяет режим работы транзистора: А, В или АВ.

Чем меньше сопротивления резисторов RБ1 RБ2 тем выше температурная стабильность каскада, но при этом недопустимо снижается входное сопротивление каскада по переменному току RВХ

(входное сопротивление транзистора) включены параллельно.

Поэтому типовыми значениями номиналов резисторов базового делителя для каскадов предварительного усиления являются: RБ1 – десятки кОм, RБ2 – единицы — десятки кОм.

Сопротивление коллекторной нагрузки RК.

Резистор RК образует путь протекания коллекторного тока покоя I, который определяется выбранным режимом работы транзистора V1 (А, В или АВ).

В сильной степени сопротивление коллекторной нагрузки RК влияет на усилительные свойства транзистора, так как от его номинала зависит угол наклона выходной динамической характеристики. Чем больше сопротивление резистора RК (десятки кОм) тем больше коэффициент усиления каскада по напряжению КU и, наоборот, чем меньше RК (сотни Ом) – тем больше коэффициент усиления по току КI.

Максимальное усиление мощности будет при соизмеримых значениях RК и RВЫХ.V

(выходного сопротивления транзистора переменному току).

По переменному току сигнала сопротивление коллекторной нагрузки RК включено параллельно RВЫХ.V

и может привести к недопустимому снижению выходного сопротивления каскада RВЫХ.

Резистор автосмещения RЭ.

Эмиттерный ток транзистора IЭ (как постоянный I так и переменный ImЭ), протекая через резистор RЭ образует на нём падение напряжения UЭ. Это напряжение является напряжением обратной связи UОС, так как связано с входными параметрами транзистора выражением: U = UБ – UЭ,

где UБ – напряжение на базе V1, измеренное по отношению общего провода.

Как будет доказано в последующих темах, отрицательная обратная связь (ООС) противодействует изменению параметров усилительного каскада, обеспечивая стабилизацию его режима, в том числе и температурного.

Например, повышение температуры tºС вызывает увеличение эмиттерного тока I и UЭ, но при этом автоматически уменьшается начальное базовое смещение U = UБ – UЭ, которое подзапирает транзистор и, как следствие, уменьшает эмиттерный ток, компенсируя его зависимость от температуры. Отсюда название RЭ – резистор автосмещения. Таким образом ООС по постоянному току благоприятно сказывается на стабильность режима работы усилительного каскада.

Но за счёт протекания тока сигнала ImЭ через RЭ образуется ООС по переменному току, которая уменьшает, к сожалению, коэффициент усиления каскада. Включив параллельно резистору RЭ конденсатор большой ёмкости СЭ, можно уменьшить эквивалентное сопротивление эмиттерной цепи на несколько порядков для самых низких рабочих частот.

Конденсатор СЭ предназначен для устранения отрицательной обратной связи по переменному току, в результате чего можно избежать снижения коэффициента усиления.

Разделительные конденсаторы СР1СР2

Разделительные конденсаторы СР1 СР2устраняют связь между каскадами по постоянному току. При их отсутствии режимы работы всех транзисторов гальванически (непосредственно) связанных между собой будут взаимозависимы. Причём, незначительное изменение режима первого транзистора за счёт усилительных свойств приведёт к недопустимому изменению режима последнего.

Рис.24 Схема усилительного каскада с ОБ.

Свойство транзисторного усилительного каскада с ОБ противоположные свойствам каскада с ОК. Каскады с включением транзистора по схеме с ОБ в низкочастотных усилителях УНЧ (звуковых частот УЗЧ) практически не используются.

Дата добавления: 2016-07-05 ; просмотров: 10021 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

poznayka.org

Схемы с общим эмиттером

Основные показатели, характеризующие работу усилительного каскада с общим эмиттером, можно получить, решая уравнения, составленные для цепей входа и выхода, как это было сделано для схемы с общей базой. Однако проще воспользоваться готовыми выражениями для Ki, Ku, Kp, Rвх и Rвых, учитывающими характеристические параметры четырехполюсника (полученными в предыдущем параграфе).

Коэффициент усиления по току равен

Если воспользоваться формулами перехода от одной системы параметров к другой, приведенными в гл. X, то легко получить выражение, определяющее коэффициент усиления по току Ki для схемы с общим эмиттером, через h-параметры:

(314)

Величина Ki в схеме с общим эмиттером равна примерно 10 и всегда отрицательна, так как r21 отрицательно, а r22 всегда положительно. Отрицательный коэффициент усиления по току показывает, что ток на выходе усилительного каскада повернут по фазе относительно входного тока на 180°.

Коэффициент усиления по напряжению равен

Подставив вместо r11, r12, r21 и r22 их значения для схемы с общим эмиттером, получим

(315)

а при использовании системы h-параметров

то в системе h-параметров

(316)

Коэффициент усиления по напряжению схемы каскада с общим эмиттером также всегда отрицателен и может доходить до двух тысяч и более.

Коэффициент усиления по мощности Кр= Ki·Ku, являющийся произведением отрицательных коэффициентов усиления по току и по напряжению, следовательно, всегда положителен.

Для определения величины Кp можно пользоваться формулами, приведенными при анализе схемы с общей базой. При использовании плоскостных триодов Кh достигает нескольких тысяч.

Входное сопротивление каскада в общем виде равно

Для схемы с общим эмиттером имеем

(317)

(318)

Входное сопротивление плоскостных транзисторов всегда положительно и, в зависимости от сопротивления нагрузки, может изменяться от нескольких сотен ом до нескольких килоом.

Выходное сопротивление определяется выражением

Для рассматриваемой схемы соответственно

(319)

а в системе h-параметров

(320)

Выходное сопротивление схемы, выполненной на плоскостном транзисторе, всегда положительно и имеет величину порядка нескольких десятков килоом.

Схема с общим эмиттером имеет низкое входное сопротивление, но большее, чем у схемы с общей базой. Выходное сопротивление велико (десятки килоом), но ниже, чем у схемы с общей базой. Схема с общим эмиттером обладает наибольшим усилением по напряжению (до 70 дб) и большим усилением по мощности (≈40÷60 дб). Коэффициент усиления по току ≈15÷20 дб.

www.elel.ru

Усилительный каскад с общим эмиттером

При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°. Данное включение транзистора позволяет получить значительное усиление по мощности, поэтому наиболее распространено. Однако при такой схеме нелинейные искажения сигнала значительно больше. Кроме того, при данной схеме включения на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы, такие как напряжение питания, или температура окружающей среды.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Усилительный каскад с общим эмиттером» в других словарях:

Каскад с общим эмиттером — Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на основе npn транзистора (Схема с заземленным эмиттером) При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной … Википедия

Усилительный каскад с общей базой — Усилительный каскад по схеме с общей базой на основе npn транзистора Усилительный каскад с общей базой (ОБ) одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе б … Википедия

Биполярный транзистор с общим эмиттером — Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на основе npn транзистора При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом фаза выходного сигнала отличается от… … Википедия

Усилитель (электроника) — Электронный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное… … Википедия

Усилитель электрических колебаний — устройство, предназначенное для усиления электрических (электромагнитных) колебаний в системах многоканальной связи, радиоприёмной, радиопередающей, измерительной и др. аппаратуре. Такое усиление представляет собой процесс управления… … Большая советская энциклопедия

dic.academic.ru

admin

Обсуждение закрыто.