Osnovy_skhemotekhniki_posobie

обеспечивает увеличение сопротивления истоковой цепи до необходимого для

обеспечения заданной термостабилизации – RИт/с RИр.т. RИ'т/с.

Дополнительным достоинством данной схемы (рис.5.13) является увеличенное входное сопротивление.

5.5. Составные транзисторы

Составными называются транзисторы, которые представляют собой одно или более соединений простых транзисторов.

Схема в виде соединения двух транзисторов, собранных по схеме с ОЭ

(рис.5.14).

Рис.5.14. Схема составного транзистора

Эмиттерный ток первого транзистора не должен превышать базовый ток второго транзистора – IЭVT1 IБVT2 .

62

В результате такого соединения транзисторов получаем входное

сопротивление и крутизну составного транзистора:

где 1 h21эVT1.

Схема на рис.5.14 позволяет увеличить коэффициент усиления каскада и его входное сопротивление.

Каскодная схема – это соединение двух транзисторов, собранных по схеме с ОЭ и ОБ (рис.5.15).

Рис.5.15. Каскодная схема

Входное сопротивление, крутизна такого составного транзистора такие же как у VT1 – SСТ SVT1 и Y11СТ Y11VT1. За счёт использования включения VT2

по схеме ОБ в области ВЧ повышается устойчивость коэффициента усиления (у

любого транзистора крутизна уменьшается с увеличением частоты).

Комбинация ПТ и БТ – это соединение БТ, включенного по схеме ОЭ, и

ПТ, включённого по схеме ОИ (рис.5.16).

Рис.5.16. Комбинация ПТ и БТ

Такие схемы применяют для термостабилизации р.т. каскада, собранного по схеме ОЭ. Термостабилизация осуществляется за счёт компенсации температурного ухода р.т. БТ противоположным по знаку уходом р.т. ПТ, так как сквозная характеристика ПТ имеет область, где с увеличением температуры

63

ток уменьшается. Например, в схеме ОЭ-ОИ компенсация р.т. будет

достигаться только при условии стабильности характеристик обоих

транзисторов.

Контрольные вопросы

25)Каковы причины нестабильности положения рабочей точки транзистора? а) Старение элементов.

б) Нестабильность источника питания. в) Нестабильность температуры.

г) Все перечисленные.

д) В приведенном списке нет правильного варианта.

26)На чем основан компенсационный метод термостабилизации? а) На введении в схему термозависимых элементов.

б) На введении дополнительных элементов во входную и выходную цепи усилителя. в) На введении термозависимой обратной связи.

г) На компенсации искажений активного элемента. д) На компенсации изменения напряжения питания.

27)Что следует сделать для повышения качества термостабилизации рабочей точки в схеме эмиттерной стабилизации?

а) Увеличивать сопротивление базового делителя и обеспечивать неизменность потенциала на эмиттере транзистора.

б) Увеличивать сопротивление в цепи коллектора и обеспечивать неизменность потенциала на базе транзистора.

в) Увеличивать сопротивление в цепи эмиттера и обеспечивать неизменность потенциала на базе транзистора.

г) Уменьшать сопротивление в цепи эмиттера и увеличивать сопротивление базового делителя.

д) Уменьшать сопротивление в цепи коллектора и обеспечивать неизменность потенциала на эмиттере транзистора.

28)В чем заключаются особенности полевого транзистора (ПТ), по сравнению с биполярным (БТ)? (выбрать все верные варианты).

а) ПТ может работать без специальных цепей, задающих р.т.

б) ПТ имеет большое входное сопротивление по сравнению с БП. в) ПТ имеет малое входное сопротивление по сравнению с БП.

г) Токи ПТ не зависят от температуры, поскольку ПТ управляется напряжением. д) ПТ имеет термостабильную рабочую точку.

29)Как изменится ток на базе биполярного транзистора при увеличении температуры? а) Увеличится.

б) Уменьшится. в) Не изменится.

64

30)Какие факторы оказывают влияние на температурное изменение тока стока? а) Тепловое смещение проходных характеристик (как и в БТ).

б) Изменение удельного сопротивления канала исток-сток.

в) Тепловое смещение проходных характеристик (как и в БТ) в широком диапазоне изменения тока покоя стока и изменение удельного сопротивления канала исток-сток при малых значениях тока покоя стока.

г) Тепловое смещение проходных характеристик (как и в БТ) при малых значениях тока покоя стока и изменение удельного сопротивления канала исток-сток в широком диапазоне изменения тока покоя стока.

д) Тепловое смещение проходных характеристик (как и в БТ) и изменение удельного сопротивления канала исток-сток.

31)Какие преимущества дает использование составного транзистора в виде соединения двух транзисторов, собранных по схеме с ОЭ?

а) Увеличение крутизны.

б) Увеличение входного сопротивления.

в) Увеличение крутизны, увеличение входного сопротивления. г) Увеличение крутизны, уменьшение входного сопротивления.

6. Каскады предварительного усиления

Каскады предварительного усиления обеспечивают основное усиление

многокаскадного усилителя при заданных частотных искажениях.

Каскады предварительного усиления устанавливаются между входным и оконечным каскадами. Как правило, каскады предварительного усиления представляют собой однотипные схемы, которые работают в режиме класса А.

Мощности и амплитуды сигналов в каскадах предварительного усиления малы,

поэтому при их анализе корректно использовать линейные модели

эквивалентных 4-хполюсников и системы уравнений Y-параметров.

Предварительный усилитель, как правило, многокаскадный, то есть

определяются исходя из количества каскадов в таком усилителе по заданным

65

Из приведённых соотношений следует, что при увеличении числа каскадов требования к частотным искажениям отдельного каскада Mн0i и Mв0i

возрастают, а требования к коэффициенту усиления отдельного каскада K0i

снижаются. При увеличении числа каскадов общий КПД схемы всегда снижается, поэтому разработчик обязан минимизировать количество каскадов.

Проведём анализ каскада предварительного усиления на примере каскада,

собранного по схеме ОИ (рис.6.1).

EП

Анализируемый каскад

Рис.6.1. Каскад предварительного усиления по схеме ОИ: анализируемая часть схемы

включает выходную цепь i-го каскада и входную цепь i+1-го каскада, которая является

нагрузкой i-го каскада

При анализе схемы сделаем следующие допущения:

на переменном токе шина питания и земля короткозамкнуты;

в полосе рабочих частот ёмкость истока идеально шунтирует сопротивление

анализе диапазона рабочих частот, то есть считают, что исток по переменному току подключается к общей точке.

С учётом указанных допущений эквивалентная схема каскада предварительного усиления представлена на рис.6.2.

66

И

Рис.6.2. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления

по схеме ОИ: Yi – выходная проводимость транзистора VTi, – выходная ёмкость

транзистора VT i (десятки пФ), YСi 1RСi – проводимость цепи стока VTi,

CМi – паразитная монтажная ёмкость транзистора VTi (4-6 пФ), Cр – разделительная

ёмкость (доли и единицы мкФ), обеспечивающая разделение каскадов по постоянному току,

YЗi 1 1RЗi 1 – проводимость цепи затвора VTi+1, CВхi 1 – входная ёмкость транзистора

VTi+1 (десятки пФ) (YЗi 1 ||CВхi 1 представляют собой нагрузку i-го каскада).

Емкость конденсатора Cр max CВых,CВх,CМ , поэтому емкости CВых , CВх

и CМ можно считать включенными параллельно и в эквивалентной схеме

заменить ёмкостью C0 CВых CВх CМ (рис. 8.3).

И

Рис.6.3. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления

по схеме ОИ, где C0 CВых CВх CМ

Сопротивление ёмкостей на различных частотах оказывает различное влияние на работу схемы. Рассмотрим поведение усилительного каскада в различных областях частот: низких частот (НЧ), средних частот (СЧ), высоких частот (ВЧ).

67

6.1.Анализ работы каскада в области СЧ

Вобласти СЧ выполняются условия (6.4):

Эквивалентная схема в области СЧ представлена на рис.6.4.

C

S UВх

Yi=Y22i YСi YЗi+1

И

Рис.6.4. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления

по схеме ОИ в области СЧ

Так как в схеме нет реактивных элементов, то в области СЧ усиление не будет зависеть от частоты. Выходное напряжение и коэффициент усиления для схемы на рис.6.4 определяются по (6.5) и (6.6):

68

Частотные искажения на верхней граничной частоте оцениваются по формуле:

Модуль комплексного значения величины частотных искажений определяются по формуле (6.13):

При заданных искажениях Mв на заданной верхней граничной частоте в

можно определить постоянную времени в области ВЧ в:

Таким образом, заданные частотные искажения обеспечиваются при эквивалентном сопротивлении:

Сопротивление цепи стока YC, при котором обеспечиваются заданные частотные искажения Mв, определяется по (8.16):

Следовательно, чем меньше сопротивление цепи стока RC, тем выше будет верхняя граничная частота в, поскольку при меньшем значении

70