- •Носители заряда в полупроводниках. Зонная модель полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации подвижных носителей зарядов.
- •Проводимость полупроводников, ее зависимость от материала, температуры и концентрации примесей.
- •Уровень Ферми собственного и примесного полупроводников. Зависимость энергии Ферми от температуры и концентрации примесей
- •Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии
- •Вольтамперная характеристика p-n перехода и ее зависимость от температуры, степени легирования.
- •Различные типы диодов. Особенности характеристик и параметров.
- •Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Структура, назначение основных областей. Принцип действия. Статические стоковые и стокзатворные характеристики.
- •§2.9 Полевые транзисторы мдп-структуры
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом. Режим обогащения, обеднения и инверсии приповерхностного слоя. Стоковые и стокзатворные характеристики.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором и встроенным каналом. Особенности технологии, статические характеристики.
- •Структура биполярного транзистора (бт) и назначение основных областей. Принцип усиления мощности. Режимы работы: активный, насыщения, отсечки, инверсный
- •Принцип действия транзистора
- •§2.3 Транзистор, как усилитель напряжения и мощности
- •§2.6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •§2.5 Схемы включения и режимы работы транзисторов
- •Транзистор как линейный четырехполюсник. Системы параметров транзисторов.
- •Работа транзистора в схеме усилителя. Выходная динамическая характеристика. Выбор рабочего режима.
- •2.7. Температурные и частотные свойства
- •2.8. Биполярные транзисторы в рабочем режиме
- •2.5. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с оэ
- •Эквивалентные схемы усилителя в режиме малого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению и сквозной коэффициент усиления. Входное и выходное сопротивление
- •23.Схема каскада с оэ по переменному току. Эквивалентная схема каскада.
- •Проведя анализ схемы, найдем, что
- •§4.5 Стабилизация режима работы каскадов на биполярных транзисторах
- •28.Обратная связь в усилительных каскадах. Обратная связь по току последовательного типа
- •29.Схема с ос по току последовательного типа.
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
,
вариант схемы которого приведен на
рисунке 2.9.
Если
входного сигнала нет, то каскад работает
в режиме покоя. С помощью резистора
задается
ток покоя базы
.
Ток покоя коллектора
.
Напряжение коллектор-эмиттер покоя
.
Отметим, что в режиме покоя напряжение
составляет
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
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
.
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
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 -
,
переменному -
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].
Нагрузки рассматриваемого каскада по постоянному и переменному току определяются как:
Координаты
рабочей точки
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):
,
где
- напряжение нелинейного участка выходных
статических ВАХ транзистора,
;
Эквивалентные схемы усилителя в режиме малого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению и сквозной коэффициент усиления. Входное и выходное сопротивление
23.Схема каскада с оэ по переменному току. Эквивалентная схема каскада.
Если
для малосигнальных каскадов в результате
расчета по вышеприведенным формулам
значения
и
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.
В
отличие от ранее рассмотренного каскада
(рис.2.9) здесь применена эмиттерная схема
термостабилизации (
),
обеспечивающая лучшую стабильность
режима покоя, принцип ее работы будет
рассмотрен далее. Конденсатор
необходим
для шунтирования
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).
Приведем
эквивалентную схему каскада для частот
сигнала (рис.2.12).
Анализ каскада с ОЭ в области средних частот.
Анализ каскада с ОЭ в области нижних частот.
Анализ каскада с ОЭ в области верхних частот.
С целью упрощения анализа каскада выделяют на АЧХ области НЧ, СЧ и ВЧ (см. рис.2.2), и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.
Эквивалентная
схема каскада в области
СЧ
приведена на рисунке 2.13.
Как
видно, эта схема не содержит реактивных
элементов, т.к. в области СЧ влиянием на
АЧХ разделительных (
)
и блокировочных (
)
емкостей уже
можно
пренебречь, а влияние инерционности БТ
и
еще
незначительно.
