Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов

От ранее рассмотренной простейшей схемы усилителя с ОЭ при-

веденную схему отличают две особенности. Первая — использование

вместо источника смещения £6э резистивного делителя напряжения,

состоящего из резисторов R1 и R2. Делитель используется для эконо-

0+£п

Рис. 1

мии — не требуется дополнительного относительно сложного и доро-

гостоящего источника питания. Сопротивления резисторов делителя

подбирают так, чтобы на базу относительно эмиттера поступала толь-

ко часть напряжения питания, равная открывающему напряжению

£бэ = 0,5...0,8 В. В простейших схемах резистор R2 исключают и ус-

танавливают открывающее напряжение с помощью одного резистора

R1.

Вторая отличительная особенность схемы на рис. 1 — использова-

ние резистора R3. Сопротивление этого резистора равно

/?э= 0,1 ...1 кОм. Его назначение — обеспечить температурную стаби-

лизацию параметров каскада. Стабилизация возникает благодаря воз-

никающей отрицательной обратной связи, свойства которой будут

рассмотрены ниже.

Работа резистивного усилителя при подаче на вход гармоническо-

го сигнала иллюстрируется диаграммой токов и напряжений, показан-

ной на рис. 2 а, б, в, г. На рис. 2, а приведена передаточная характе-

ристика транзистора. Это зависимость выходного тока коллектора от

управляющего напряжения между базой и эмиттером. На характери-

стике показана рабочая точка, соответствующая открывающему на-

пряжению £бэ = 0,5 ... 0,8 В и постоянному току коллектора /^ (для

маломощных транзисторов 4с = 0,1... 10 мА).

7.2. Резистивный и резонансный усилители

На рис. 2, в приведена зависимость от времени напряжения на базе

транзистора, равного сумме напряжения смещения Б^3 и входного пе-

ременного сигнала. Амплитуда переменного сигнала для обеспечения

линейного режима работы усилителя не должна превышать 0,1 В. За-

Л /„

р.т.

5ЙЙЙ7

а)

б)

->

"бэ

в)

Рис. 2

висимость тока коллектора от времени, показана на рис. 2, б. График

получен на основе кривых рис. 2, а и рис. 2, в. Порядок построения

показан стрелками и пунктирными линиями.

Как видим, при увеличении входного напряжения увеличивается

ток коллектора транзистора. Переменная составляющая этого тока,

протекая по резисторам RK и RH, создает на коллекторе транзистора

переменное напряжение, показанное на рис. 2, г. Отметим, что при

увеличении тока коллектора напряжение на коллекторе уменьшается,

так как увеличивается падение напряжения на резисторах RK и RH, —

так возникает дополнительный фазовый сдвиг между входным и вы-

ходным напряжениями, равный 180°. Напряжение на выходе усилите-

ля, возникающее на резисторе RH, будет содержать только перемен-

ную составляющую. Постоянное напряжение на коллекторе

транзистора, равное f/ K o = Еп - /?к/ко, отделено от резистора RH выход-

ным разделительным конденсатором.

Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов

Показатели резистивного усилителя легко получить, используя ра-

нее полученные формулы. Входная проводимость резистивного уси-

лителя с учетом резистивного делителя равна Увх = 1/гбэ + l/Rt + l/R2.

Выходное сопротивление равно ZBbK «7^. При RK» /?„ коэффициент

усиления усилителя равен Ки « -57^. Например, если крутизна мало-

мощного транзистора S = 20 мА/В, а сопротивление нагрузки Я„ = 0,5

кОм, то модуль коэффициента усиления по напряжению резистивного

усилителя равен Ко= 10. Отметим, что эти показатели получены на

так называемых с р е д н и х ч а с т о т а х входного сигнала, когда со-

противления разделительных и блокировочных конденсаторов пре-

небрежимо малы и инерционность транзистора и его паразитные ем-

кости не учитываются. Область средних частот (СЧ) отмечена на

рис. 3, на котором показана АЧХ резистивного усилителя.

0,707 Kff

вч

Рис. 3

В области низких частот (область НЧ) коэффициент усиления уси-

лителя уменьшается из-за увеличения емкостных сопротивлений раз-

делительных конденсаторов. На нулевой частоте сопротивление раз-

делительных конденсаторов равно бесконечности и коэффициент

усиления усилителя равен нулю. С уменьшением частоты увеличива-

ются также сопротивления блокировочных конденсаторов. Как прави-

ло, это тоже приводит к уменьшению усиления усилителя.

На высоких частотах (область ВЧ) начинают сказываться инерци-

онность транзистора, емкости его переходов, а также паразитные ем-

кости монтажа, возникающие между выводами радиоэлементов и

корпусом устройства. Указанные емкости невелики. Однако с ростом

частоты сопротивление внутренних емкостей транзистора и паразит-

ных емкостей монтажа уменьшается и в пределе, при/—» оо, выводы

транзистора по переменному напряжению оказываются закороченны-

ми, а выводы радиоэлементов — соединенными с корпусом. Поэтому