А. Красько - Схемотехника аналоговых электронных устройств
- Название:Схемотехника аналоговых электронных устройств
- Автор:
- Жанр:
- Издательство:Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
- Год:2005
- Город:Томск
- ISBN:нет данных
- Рейтинг:
- Избранное:Добавить в избранное
-
Отзывы:
-
Ваша оценка:
А. Красько - Схемотехника аналоговых электронных устройств краткое содержание
В учебном пособии рассмотрены теоретические основы и принципы действия аналоговых устройств на биполярных и полевых транзисторах. Анализируются основные схемы, используемые в аналоговых трактах типовой радиоэлектронной аппаратуры, приводятся расчетные формулы, позволяющие определить элементы принципиальных схем этих устройств по требуемому виду частотных, фазовых и переходных характеристик. Излагаются основы построения различных функциональных устройств на основе операционных усилителей. Рассмотрены так же ряд специальных вопросов с которыми приходится сталкиваться разработчикам аналоговых электронных устройств – оценка нелинейных искажений, анализ устойчивости, чувствительности и др.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 552500, 654200 – «Радиотехника», 654100 – «Электроника и микроэлектроника», и может быть полезно для преподавателей и научных работников.
Схемотехника аналоговых электронных устройств - читать онлайн бесплатно полную версию (весь текст целиком)
Интервал:
Закладка:
2.4.2. Полевые транзисторы
Полевыми транзисторами (ПТ) называются полупроводниковые усилительные приборы, в основе работы которых используются подвижные носители зарядов одного типа — либо электроны, либо дырки. Наиболее характерной чертой ПТ является высокое входное сопротивление, поэтому они управляются напряжением, а не током, как БТ.

Рисунок 2.8. Эквивалентная схема ПТ
Определяются малосигнальные Y-параметры ПТ по его эквивалентной схеме. Для целей эскизного проектирования можно использовать упрощенный вариант малосигнальной эквивалентной схемы ПТ, представленный на рис.2.8.
Данная схема с удовлетворительной для эскизного проектирования точностью аппроксимирует усилительные свойства ПТ независимо от его типа, параметры ее элементов находятся из справочных данных
Выражения для эквивалентных Y-параметров ПТ, включенного по схеме с ОИ определяют по методике п. 2.3:
Y 11 з = jωC зи ,
Y 12 з = jωC зс ,
Y 21 и = S 0 e jωτ ,
Y 22и = g i + jωC си .
Где з, с, и соответственно затвор, сток и исток ПТ; τ — время пролета носителей, τ= C зи / S 0.
Граничную частоту единичного усиления ПТ f T можно оценить по формуле:
f T = 1/2πτ.
Анализ полученных выражений для эквивалентных Y-параметров ПТ, проведенный с учетом конкретных численных значений справочных параметров, позволяет сделать вывод о незначительной зависимости крутизны от частоты, что позволяет в эскизных расчетах использовать ее низкочастотное значение S 0. При отсутствии справочных данных о величине внутренней проводимости ПТ g i , в эскизных расчетах можно принимать g i ≈0 ввиду ее относительной малости.
Пересчет эквивалентных Y-параметров для других схем включения ПТ осуществляется по тем же правилам, что и для БТ.
2.5. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ОЭ
Среди многочисленных вариантов усилительных каскадов на БТ самое широкое применение находит каскад с ОЭ, имеющий максимальный коэффициент передачи по мощности K P , вариант схемы которого приведен на рисунке 2.9.
Если входного сигнала нет, то каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора R б задается ток покоя I б 0=( E к – U бэ 0)/ R б . Ток покоя коллектора I к 0= H 21э I б 0. Напряжение коллектор-эмиттер покоя U к 0= E к – I к 0 R к . Отметим, что в режиме покоя напряжение U бэ 0составляет десятки и сотни мВ (обычно 0,5…0,8 В). При подаче на вход положительной полуволны синусоидального сигнала будет возрастать ток базы, а, следовательно, и ток коллектора. В результате напряжение на R к возрастет, а напряжение на коллекторе уменьшится, т.е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОЭ осуществляет инверсию фазы входного сигнала на 180°.

Рисунок 2.9. Простой усилительный каскад с ОЭ
Графически проиллюстрировать работу каскада с ОЭ можно, используя входные и выходные статические характеристики БТ, путем построения его динамических характеристик (ДХ) [5,6]. Вследствие слабой зависимости входной проводимости транзистора g от величины нагрузки, входные статические и динамические характеристики практически совпадают. Выходные ДХ — это прямые линии, которые в координатах I к , U кэ соответствуют уравнениям, выражающим зависимости между постоянными и переменными значениями токов и напряжений на нагрузках каскада по постоянному и переменному току.
Процесс построения выходных динамических характеристик (нагрузочных прямых по постоянному — R =, переменному — R ≈ току) понятен из рисунка 2.10.
Следует отметить, что простое построение ДХ возможно только при активной нагрузке, т.е. в области СЧ АЧХ (см. рис.2.2), в областях НЧ и ВЧ нагрузочные прямые трансформируются в сложные кривые.
Построение ДХ и их использование для графического расчета усилительного каскада подробно описано в [5,6].

Рисунок 2.10. Динамические характеристики каскада с ОЭ
Нагрузки рассматриваемого каскада по постоянному и переменному току определяются как:
R == R к ;
R ≈= R к ∥ R н .
Координаты рабочей точки ( U к 0, I к 0, U бэ 0, I б 0) для малосигнальных усилительных каскадов выбирают на линейных участках входной и выходной ВАХ БТ, используя в малосигнальных усилительных каскадах так называемый режим (класс) усиления А. Другие режимы работы каскадов чаще используются в усилителях мощности, и будут рассмотрены в соответствующем разделе.
При отсутствии в справочных данных ВАХ БТ, координаты рабочей точки могут быть определены аналитическим путем (см. рисунок 2.10):
U к 0= U вых + U н ,
где U н — напряжение нелинейного участка выходных статических ВАХ транзистора, U н =1…2 В;
I к 0≥ Uвых / R ≈,
I б 0= I к 0/ H 21э,
U бэ 0= 0,6…0,8 В (для кремниевых транзисторов),
U бэ 0= 0,4…0,6 В (для германиевых транзисторов).
Если для малосигнальных каскадов в результате расчета по вышеприведенным формулам значения U к 0 и I к 0 окажутся, соответственно, меньше 2 В и 1 мА, то, если не предъявляются дополнительные требования к экономичности каскада, рекомендуется брать те значения координат рабочей точки, при которых приводятся справочные данные и гарантируются оптимальные частотные свойства транзистора.
Для расчета параметров усилительного каскада по переменному току удобно использовать методику, описанную в разделе 2.3, а БТ представлять моделью, предложенной в разделе 2.4.1.
Полная электрическая схема усилительного каскада с ОЭ приведена на рис. 2.11.

Рисунок 2.11. Усилительный каскад со ОЭ
В отличие от ранее рассмотренного каскада (рис.2.9) здесь применена эмиттерная схема термостабилизации ( R б 1, R б 2, R э ), обеспечивающая лучшую стабильность режима покоя, принцип ее работы будет рассмотрен далее. Конденсатор C э необходим для шунтирования R э с целью соединения эмиттера транзистора с общим проводом на частотах сигнала (устранения обратной связи на частотах сигнала, вид и характер этой связи будет рассмотрен в соответствующем разделе).
Читать дальшеИнтервал:
Закладка: