Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала




НазваниеЛекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала
страница1/6
Дата публикации03.02.2014
Размер0.89 Mb.
ТипЛекция
zadocs.ru > Физика > Лекция
  1   2   3   4   5   6
67

Лекция 6
Экспресс - проверка знаний пройденного материала:

1 Нарисуйте П- образную физическую эквивалентную схему транзистора

( схему Джиколетто.)

2 Нарисуйте динамическую характеристику в семействе выходных

характеристик и входную динамическую характеристику .

3 Нарисуйте схему транзистора (а), эквивалентная схему четырёхполюсника

транзистора ( б) и формальную эквивалентную схему транзистора.

4 Напишите ключевые слова к теме лекции 5

После изучения лекции 6 студент должен знать : как работает резисторный каскад на биполярном и полевом транзисторе, как работает трансформаторный каскад.

Уметь: нарисовать схемы резисторных и трансформаторных усилителей

План ( логика ) изложения материала

1.4 Каскады усилителей звуковой частоты

1.4.1 Каскады предварительного усиления

1.4.1.1 Требования к предварительным каскадам

^ 1.4.1.2 Резисторный каскад на биполярном транзисторе

( схема с общим эмиттером)

1.4.1.3 Резисторный каскад на полевом транзисторе

( схема с общим истоком )

1.4.1.4 Трансформаторный каскад

Дополнительный материал к лекции 6 для самостоятельной работы

Резистивный каскад усилителя на электронных лампах

^ 1.4 Каскады усилителей звуковой частоты
1.4.1 Каскады предварительного усиления
1.4.1.1 Требования к предварительным каскадам

Требования к каскадам предварительного усиления вытекают из их назначения - усиливать напряжение или ток, создаваемые источ­ником сигнал на входе, до величины, необходимой для возбуждения каскадов усиления мощности. Поэтому наиболее важными показателя­ми для предварительных каскадов является коэффициенты усиления напряжения и тока, частотная характеристика и частотные искажения.

Амплитуда сигнала в предварительных каскадах обычно мала, по­этому в большинстве случаев нелинейные искажения невелики и коэф­фициент гармоник не определяют. А также каскад предварительного усиления работает в пределах линейного участка входной характеристи­ки усилительного элемента.

Ток покоя Iо в каскадах предварительного усиления обычно превы­шает амплитуду усиленного сигнала. Это значит, что КПД каскада оказывается низким. Но поскольку потребляемая мощность источника электропитания этих каскадов небольшая, то потери энергии в них нез­начительны. Поэтому КПД каскадов

68

предварительного усиления не оп­ределяют.

Необходимое предварительное усиление не может быть обеспече­но одним каскадом. Для уменьшения числа требуемых каскадов вы­бираются транзисторы с большим статическим коэффициентом уси­ления тока. Для первых каскадов

обязательным условием также яв­ляется малый собственный шум транзистора. Поэтому для первых каскадов выбирают малошумящих транзисторов и снижают по воз­можности ток покоя Iко и напряжение Uko.

Наибольшее распространение в предварительных каскадах получи­ла схема включения транзистора с общим эмиттером, позволяющая получать наибольшее усиление и имеющее достаточно большое входное сопротивление, так что каскады можно соединять без согласующих трансформаторов, не теряя в усилении.

При большом числе предварительных каскадов также важно, что­бы схема отличалась простотой, компактностью, строилась на деталях массового производства , имеющих небольшие габариты, массу и стои­мость. Этим требованиям отвечает резисторный каскад., который мо­жет обеспечить усиление в широкой полосе частот при малых искажениях и не подвержен наводкам магнитных полей.


^ 1.4.1.2 Резисторный каскад на биполярном транзисторе ( схема с общим эмиттером)

Резисторный каскад ОЭ обычно является частью многокаскадного усилителя. На передачу сигнала таким каскадом влияют элемен­ты межкаскадной связи и входной цепи следующего каскада. Полная электрическая схема резисторного каскада на биполярном транзисторе приведена на рисунке 1.28.

Рисунок 1.28 – Полная принципиальная схема резисторного каскада на

биполярному транзисторе
69

Назначение элементов данной схемы следующее: VT-биполярный транзистор - усилительный элемент ; Rк - резистор коллекторной нагрузки;

R1,R2- образуют делитель для по дачи на базу транзистора VT1 напряжения смещения, обеспечивающего исходный режим, т.е. для смещения рабочей точки покоя А в заданный участок характеристики;

R1сл.,R2сл-образуют делитель для подачи на базу транзистора VT2 напряжения смещения и являются нагрузкой усилительного каскада собранного на транзисторе VT1;

C1, C2-разделительные конденсаторы (являются элементами меж­каскадных связей, предотвращают проникновение постоян­ной составляющей сигнала с выхода одного каскада усиле­ния на вход другого, могут использоваться для коррекции частотных характеристик);

Rэ, Rэ.сл.- резисторы обеспечивают температурную стабилизацию режима покоя каскада.;

Сэ, Сэ.сл- конденсатор шунтирует резистор Rэ по переменному току, исключая отрицательную обратную связь по I току. Отсутствие конденсатора Сэ вызывает уменьшение коэф­фициента усиления вследствие наличия отрицательной обрат­ной связи .Уменьшает сопротивление переменному току в цепи эмиттера. Может использоваться для частотной коррек­ции.; Сф1, Rф1ф2, Rф2 - развязывающие фильтры предназначены для уменьшения

паразитной связи в цепи электропитания коллекторов тран­зисторов. Если не применять развязывающие фильтры, то кол­лекторы транзисторов VTl и VT2 будут подключены к источ­нику электропитания параллельно и они окажутся связанными между собой через внутреннее сопротивление источника электропитания. Такая связь является паразитной и может привести к ухудшению показателей усилителя;

Е - источник электропитания.

^ Принцип действия резисторного каскада основан на свойствах схемы с общим эмиттером.

Постоянная составляющая тока коллектора протекает от положи­тельного полюса источника электропитания +Е , общий провод, через Rэ, эмиттерный и коллекторный переходы VT1 и Rk , резистор филь­тра Rф2 к отрицательному полюсу источника -Е

( рассматриваются цепи электропитания применительно к транзистору р-п-р ).

+Е→ ┴ → Rэ → ( э-б-к )VT1 → Rк→Rф2→-Е.

При подаче сигнала на вход в коллекторной цепи появляется переменная составляющая тока. В схеме ОЭ отрицательной полуволне сигнала на базе соответствует положительная полуволна усиленного сигнала на коллекторе ( знаки в скобках). Переменная составляющая тока в этот полупериод проходит от коллектора по внешней цепи к эмиттеру (волнистые стрелки на схеме ). Для переменного тока коллекторная цепь представляет ряд параллельных ветвей.
1) коллектор (+)VT1→C2—>база-эмитгер VT2 —>Сэ.сл—>общий
провод— >Сэ— эмиттер (-)VTl ;

70
2) коллектор (+)VT1—>Rк—>Сф2→ общий провод —>Сэ—эмиттер
(-)VTl;
3) коллектор (+)VТ1→С2→R2сл→общий провод —>Сэ—”эмиттер
(-)VTl;

4) коллектор (+)VТ1→С2→R1сл—>Сф2—>общий провод — >Сэ —> эмиттер(-)VТ1.

. Таким образом, общим сопротивлением нагрузки для переменного тока Rk~ является эквивалентное сопротивление параллельно вклю­ченных Rк,R1сл,R2сл и Rвx.сл. Полезной является только составляющей выходного переменного тока Iвых = Iб.сл, протекающая по первой из названных ветвей.

Эквивалентная электрическая схема резисторного каскада для переменной составляющей тока коллектора (рисунок 1.29) может быть составлена, если транзистор заменить схемой замещения его выходной цепи и подключить к ней все элементы, нагружающие транзистор по переменному току.

При этом следует пренебречь сопротивлением источника электро­питания для переменного тока, а также сопротивлением параллельно включенных R3 и Сэ, так как при больших ёмкостей конденсаторов Сф и Сэ можно считать При этом следует пренебречь сопротивлением источника электро­питания для переменного тока, а также сопротивлением параллельно включенных R3 и Сэ, так как при больших ёмкостей конденсаторов Сф и Сэ можно считать обкладки замкнуты накоротко для частот сиг­нала.

Объединить все включенные параллельно после Сс активные соп­ротивления в одно эквивалентное входное сопротивление следующе­го каскада Rвх2:
Rвх2 = 1 / (1/R1сл+1/R2сл+1/Rвх.сл), ( 1.43 )
во вторых, заменить ёмкости См и Свх.сл, а также Ск, подклю­ченную у ним через очень малое сопротивление ёмкости С2, суммарной эквивалентной входной ёмкостью следующего каскада Со:

Со = Свх.слмк. ( 1.44)
Со стороны выхода транзистор может быть представлен эквива­лентным генератором, ЭДС которого равна Кхх·Uвых, а внутреннее сопротивление равно Rвых транзистора при включении ОЭ. В эквивалентной схеме, приведенной на рисунке 1.29 имеются частотно-зависимые элементы С2 и Со. Это означает, что при посто­янной амплитуде напряжения на входе, напряжение на выходе Uвых зависит от частоты входного напряжения, т.е. коэффициент усиления каскада зависит от частоты. При уменьшении частоты сигнала сопротивление конденсатора С2 увеличивается, падение напряжения на нем возрастает, в результате напряжение на выходе Uвых уменьшается. Поэтому с понижением частоты коэффициент усиления каскада уменьшается.


71




Рисунок 1.29 - Упрощенная эквивалентная схема резисторного каскада

На высоких частотах проявляются шунтирующие действие ёмкос­ти Co. С повышением частоты входного сигнала сопротивление ёмкости уменьшается, а следовательно, и падение напряжения сигнала на ней уменьшается. Поэтому с повышением частоты коэффициент уси­ления каскада уменьшается.

В области средних частот потери напряжения на конденсаторе С2 невелики.

Для того чтобы коэффициент усиления резисторного каскада в рабочем диапазоне частот оставался постоянным, ёмкость раздели­тельного конденсатора С2 выбирают по возможности большей, а па­разитную ёмкость монтажа Со стремятся уменьшить.




Рисунок 1.30 - Характеристики амплитудно –частотная (а) и фазо-частотная ( б) резисторного каскада

72

Все резисторные каскады, независимо от типа используемых в них транзисторов, имеют одинаковый вид частотных и фазовых харак­теристик. Все различие в характеристиках этих каскадов носят только количественный характер.
^ 1.4.1.3 Резисторный каскад на полевом транзисторе ( схема с общим истоком )

Полевой транзистор, имеющий, как и биполярный транзистор,
три внешних вывода, может быть включен в усилительную схему по
трём различным схемам: с общим истоком (ОИ), общим стоком
(ОС) и общим затвором (ОЗ). Наиболее широкое применение на
практике нашла схема с ОИ (рисунок 1.31), аналогичная варианту с
ОЭ биполярного транзистора.



Рисунок 1.31- Резисторный каскад на полевом транзисторе (схема с общим истоком
Данная схема содержит элементы, которые обеспечивают как его нормальную работу в выбранном режиме, так и передачу

уси­ленного сигнала на вход последующего каскада. Назначение элементов схемы :

VT- полевой транзистор с управляющим р-п - переходом и каналом п-типа;

Rc — нагрузка по постоянному току;

Rи - обеспечивает работу транзистора в выбранном режиме по посто­янному току, обеспечивает автоматическое смещение, которое задаёт режим покоя


73
класса А путём подачи напряжения смеще­ния до затвора VT через резистор R1. Одновременно цепь авто­матического смещения обеспечивает температурную стабилиза­цию режима покоя.

Ток Iос в выходной ( стоковой) цепи устанавливается с помощью источника питания Е и начального напряжения смещения на затворе Uоз отрицательной полярности относительно истока ( для полевого транзистора с каналом р- типа – положительной полярности ). В свою очередь напряжение Uоз обеспечивается за счет тока Iос проходящего через резистор Rи в цепи истока, т.е.
Uоз = Iоз ·Rи , ( 1.45 )
Которое через резистор R1 прикладывается с полярностью, указанной на рисунке 1.33. Изменяя сопротивление Rи можно изменять напряжение Uоз и ток стока Iос.

Си- конденсатор, который шунтирует резистор Rи, чтобы на этом резисторе на выделялось напряжение за счёт переменной сос­тавляющей тока стока ( это привело бы к наличию отрицательной обратной связи аналогично тому, как это имело место в усили­теле на биполярном транзисторе за счёт сопротивления в цепи эмиттера Rэ).

С12 - разделительные конденсаторы.

R1 - резистор обеспечивает цепь для протекания тока затвора, и поэтому его наличие в схеме обязательно для нормальной работы транзистора. Ток затвора, хотя он и очень мал, созда­ёт на резисторе R1 падение напряжения.

Коэффициент усиления усилительных каскадов на полевых транзисторах в области средних частот определяется равенством

Ku=-S·Rc, ( 1.46 )

где S- статическая крутизна характеристики полевого транзистора.

Знак минус указывает на то, что усилительный каскад ОИ меняет фазу усиливаемого сигнала на 180° (как в усилительном кас­каде ОЭ ). Поэтому при воздействии на вход усилителя переменного входного сигнала Uвx=:U3=U3msinwt напряжение выходного сигнала.

uвых = - Sо Rс U3msinwt . ( 1.47 )

где Sо - крутизна характеристики в рабочей точке ( Iос ,Uос ).

Усилители на полевых транзисторах благодаря большому входному сопротивлению ( несколько мегаОм) широко применяют в качестве входных каскадов различных электронных устройств, ис­точник входного сигнала которых обладает большим внутренним сопротивление

^ 1.4.1.4 Трансформаторный каскад

Трансформаторным называется каскад, имеющий в выходной
цепи трансформатор для связи со следующим каскадом или с внешней нагрузкой.

Трансформатор по сравнению с резистором имеет ряд недостат­ков: большие габаритные размеры и масса, чувствительность к на­водкам от внешних магнитных полей, внесение частотных, фазовых и нелинейных искажений.

Однако в ряде случаев трансформатор необходим, например для согласования выходного сопротивления предыдущего каскада с в входным сопротивлением последующего, для перехода от однотактной схемы к двухтактной или для повышения напряжения малого входного сигнала относительно напряжения собственного шума первого транзистора.

Принципиальная схема промежуточного трансформаторного кас­када приведена на рисунке 1.32. Обычно транзистор в этих каскадах включается с общим эмиттером. Пунктиром показаны элементы, не относящиеся к схеме рассчитываемого трансформаторного каскада. Нагрузкой является входное сопротивление следующего каскада:

Rн = Rвх.сл.

Трансформатор позволяет подать смещение на базу следующего транзистора VT2 последовательно с входным сигналом, поэтому де­литель смещения не шунтирует вход VT2 и выход каскада на VT1.

Постоянная составляющая тока коллектора Iко протекает от +Ек через Rэ, транзистор VT1 и первичную обмотку трансформатора к --Ек, создавая постоянное подмагничевание сердечника трансформатора. Это недостаток схемы, так как во избежание насыщения сердеч­ника и увеличения нелинейных искажений приходится увеличивать размеры сердечника и габариты всего трансформатора.

Постоянная составляющая тока не создает заметного падения напряжения на малом активном сопротивлении первичной обмотки, поэтому коллекторное напряжение можно считать равным напряже­нию источника электропитания :

Uко ≈ Ек.

Переменная составляющая тока создает в сердечнике перемен­ный магнитный поток с частотой сигнала и во вторичной цепи

индуктируется выходное напряжение.
75



Рисунок 1.32- Принципиальная схема трансформаторного каскада

предварительного усиления
Для составления эквивалентной схемы каскада (рисунок 1.32) следует заменить транзистор VT1 эквивалентным генератором с ЭДС Ег и внутренним сопротивлением Rr, как это делалось для резисторного каскада, а трансформатор заменить его эквивалентной схемой. Влияние входной цепи следующего транзистора, нагружающий тран­сформатор, учитываются включением Rн = Rвх.сл. Если трансформа­тор является межкаскадным, то в эквивалентной схеме Егхх·Uвх и Rг=Rвых, а при входном трансформаторе Егис и Rг=Rис - дан­ные источника сигнала.

Параметры трансформатора являются : L1 -индуктивность пер­вичной обмотки, r1 и r2- активные сопротивления первичной и вто­ричной обмоток, Lsi и Ls2 - индуктивность рассеивания первичной и вторичной обмоток, Стр - межвитковая ёмкость трансформатора, Со- общая ёмкость нагрузки или входной цепи следующего каскада, при условии, если пренебречь малыми потерями в сердечнике, п- коэффициент трансформации, равный отношению числа витков вторич­ной обмотки к числу первичной, См- монтажная ёмкость.

Емкость

Со = Стр + См + Свх. сл ; С'оо·п2,
r'2=r2/n, Rвх.сл = Rвх.сл /n, L's2=Ls2/n, Ls=LS1+L'S2

Амплитудно-частотная характеристика трансформаторного кас­када представлена на рисунке 1.33. В области нижних частот харак­теристики трансформаторного каскада - АЧХ - определяют влиянием индуктивности первичной обмотки трансформатора L1. С понижени­ем частоты сигнала сопротивление XL=wL уменьшается. При этом ток от источника сигнала

76

возрастает, потери напряжения на Rиct и r1 увеличиваются и выходное напряжение уменьшается. В результате АЧХ в области нижних частот имеет “завал”. Причём, “завал” будет тем больше, чем меньше L1,тем меньше её сопротивление и тем больше она шунтирует Rэкв.н., которое можно быть вычислено, как параллельное включенные (Rг+r1) и (r'2+R'вх.сл).

Для уменьшения спада частотной характеристики следует увеличивать постоянную времени нижних частот, а для этого надо увеличивать индуктивность первичной обмотки L1 за счёт увеличения числа витков.


Рисунок 1.33-Упрощенная эквивалентная схема трансформатор­ного каскада

В области высоких частот влиянием L1 можно пренебречь, так как её сопротивление ещё больше, чем на средних частотах. Вместе с тем с повышением частоты увеличивается сопротивление w·Ls и паде­ние напряжения на индуктивности рассеивания, а сопротивление Xc = l / (w·C'o) уменьшается и растёт потребляемый ёмкостью С'о ток. Поэтому в области верхних частот сказывается влияние двух реак­тивных элементов: Ls и С'о (рисунок 1.33).

Оба они создают спад частотной характеристики, так как с рос­том потерь напряжения Ls выходной сигнал уменьшается и с возрас­танием тока через С'о он также уменьшается за счёт увеличения потерь на внутреннем сопротивлении генератора.

Практически с повышением частоты Ls и С'о начинают действовать не одновременно. Если следующий каскад построен на мощном транзисторе с общим эмиттером, то раньше сказывается влияние его входной ёмкости. Поэтому характеристика сначала имеет менее крутой спад, а когда начинает влиять индуктивность рассеяния, крутизна спада увеличивается. На определённой частоте f рез. наступа­ет резонанс напряжений между Ls и С'о, который называется ре­зонансом рассеивания трансформатора.


77



Рисунок 1.34 - Частотная характеристика трансформаторного

каскада предварительного каскада
Резонансный выброс отсутствует при малом входном сопротивле­нии следующего каскада, шунтирующем ёмкость Со.

Для уменьшения частотных искажений и повышения частоты ре­зонанса рассеивания следует уменьшать индуктивность рассеивания Ls. Это достигается секционированием обмоток и поочередным рас­положением на катушке секций первичной и вторичной обмоток.


78
  1   2   3   4   5   6

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconСтатистика
...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала icon1. Сущность, значение, функции и принципы финансового контроля
По источн инф. К.: 1)документальный(форм проверка,ариф проверка,норм прав проверка,логич проверка,встречная проверка,балансовой увязки,приём...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconФизические основы механики
Равномерное движение, вычисление пройденного пути при равномерном движении. Равноускоренное движение, вычисление пройденного пути,...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconКурсовая работа
Целью курсовой работы является проверка качества полученных студентом знаний в процессе обучения, готовности будущих бакалавров к...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconМетодическое пособие для подготовки к семинарским занятиям по дисциплине «Отечественная история»
«Отечественная история». В методическом пособии содержится необходимый объем систематизированных знаний по Отечественной истории,...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconКонтрольная работа по дисциплине «Механика жидкости и газа»
Целью работы является закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического материала, выработка у них навыков практического...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала icon1. составление карты гидроизогипс целью выполнения работы является...
Целью выполнения работы является закрепление знаний, полученных студентом при изучении теоретического материала по разделу "Гидрогеология"...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconТайбола. Полярный экспресс
«Тайбола. Полярный экспресс» эта серия презентаций северного арт-фестиваля «Тайбола», который проходил на берегу Белого моря в окрестностях...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала iconЛекция Дедуктивные умозаключения. Выводы из простых суждений § Умозаключение...
Некоторые из них — непосредственно, в результате воздействия предметов внешнего мира на органы чувств; но большую часть знаний мы...

Лекция 6 Экспресс проверка знаний пройденного материала icon1. Общие положения действующих норм и правил при работах в электроустановках...
Эб т 141. 4 Проверка знаний электротехнического и электротехнологического персонала по электробезопасности (V группа допуска)

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов