Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Принцип построения усилительных каскадов
|
|
Схемы усилительных каскадов (УК) очень разнообразны, но принцип
построения у них один и тот же. Рассмотрим это на примере структурной схемы (рисунок 3).
Основными элементами каскада являются усилительный элемент (УЭ),
которым является биполярный или полевой транзистор, или лампа, резистор R и источник питания Е.
| Рисунок 3 – Структурная схема усилительного каскада |
| U вх |
| U вых |
| E |
| i |
| R |
| УЭ |
На вход подается синусоидальный сигнал, выходной сигнал снимается с выхода УЭ или с резистора R. Выходной сигнал создается в результате изменения сопротивления УЭ или резистора R и, следовательно, тока i в выходной цепи под воздействием входного напряжения. Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления УЭ по закону, задаваемому входным сигналом.
Одним из наиболее распространенных усилительных каскадов является каскад с общим эмиттером (рисунок 4).
Основные элементы схемы:
Е К – источник питания (положительный Е К для n – p – n, отрицательный E К для p – n – p);
VT – биполярный транзистор n – p – n -типа;
R К – сопротивление в цепи коллектора, с помощью которого создается выходное напряжение.
Эти элементы образуют главную цепь усилительного каскада, в которой
за счет протекания управляемого по цепи базы коллекторного тока создается усиленное напряжение на выходе схемы.
| + |
| CР 1 |
| U вх |
| R 2 |
| E г |
| R г |
| ~ |
| R К |
| R 1 |
| CР 2 |
| VT |
| U вых |
| – E К |
| R н |
Рисунок 4 – Схема усилительного каскада с общим эмиттером
Остальные элементы каскада выполняют вспомогательную роль:
СP 1 – разделительный конденсатор, который не пропускает постоянную составляющую тока, т. е. исключает шунтирование входной цепи каскада цепью источника питания по постоянному току;
СP 2 – разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую напряжения в нагрузку или в следующий каскад;
R 1 / R 2 – делитель напряжения, включенный в цепь базы, обеспечивающий требуемую работу транзистора в режиме покоя, т. е. в отсутствие входного сигнала. Благодаря этим резисторам можно получить оптимальные значения I Б и U Б, соответствующие середине линейного участка входной характеристики, т. е. рабочей точке П, а также середине переходной характеристики и середине рабочего участка нагрузочной прямой на выходной характеристике (рисунок 5).
При подаче на вход усилительного каскада переменного напряжения U вх, I Б будет изменяться в соответствии с входной характеристикой, т. е. кроме постоянной составляющей I Б-П он будет иметь переменную составляющую i Б. Одновременно с этим в транзисторе будут изменяться эмиттерный I Э и коллекторный I К токи.
| I К |
| I К |
| I Б |
| I Б-П |
| П |
| i Б |
| I Б |
| П |
| I К-П |
| U Б |
| U вх |
| U вых |
| U К |
| U К-П |
| П |
| i К |
Рисунок 5 – Входная, переходная и выходная характеристики
усилительного каскада с общим эмиттером
Переменная составляющая коллекторного напряжения представляет собой выходное напряжение усилительного каскада, которое численно равно и
противоположно по фазе переменной составляющей падения напряжения на
резисторе R К:
U вых = − R К · i К;
U вх = R вх · i вх,
где R вх – входное сопротивление усилительного каскада, которое примерно равно входному сопротивлению транзистора;
i вх ≈ i Б – входной ток, примерно равный току базы.
Так как I К > > I Б, R К > > R вх, то U вых каскада с ОЭ получается намного больше U вх.