Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Биполярный транзистор. Биполярный транзистор – это ППП, который состоит из трех




Биполярный транзистор – это ППП, который состоит из трех

взаимочередующихся областей проводимости, имеет электрический вывод из каждой области и предназначен для усиления мощности эл. сигнала, поступающего на его вход.

Исходя из структуры определения можно сделать вывод о том, что существует 2 типа биполярных транзисторов с взаимно противоположными характеристиками, а именно транзисторы проводимости n – p – n и p – n – p.

p – n – p n – p – n

Структурно БПТ можно представить в виде:

 

 

n – p – n p – n – p

 

Как показано на рисунке U транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (вывод из области эмиттера является общим для входа и выхода), существует две цепи протекания тока: входная (через области База и Эмиттер), создающая условия для протекания тока в выходной цепи (эмиттер, база, коллектор). Т.о., входное U, смещающее переход база – эмиттер в прямом направлении, создает условия для сквозного протекания тока через транзистор. Данная схема позволяет усиливать одновременно и ток, и U, и является наиболее эффективной. Поэтому она используется в подавляющем большинстве принципиальных схем (все усилительные схемы и схемы транзисторных ключей - цифровая схемотехника).

В зависимости от полярности и величины UВХ транзистор может работать в 3-х режимах:

1 – режим отсечки (UВХ ниже порогового; через транзистор в выходной цепи

ток не протекает за исключением теплового тока).

 

2 – активный режим (UВХ находится в пределах больше порогового и меньше

насыщения; выходной ток пропорционален входному;

данный режим используется в усилителях).

3 – режим насыщения (UВХ превышает U насыщения; в выходной цепи протекает максимально допустимый ток, который ограничивается только внешними элементами транзистора).

Режим отсечки и насыщения используется в транзисторных ключах, т.е. ключ открыт, ключ – закрыт, а также в усилительных каскадах при цифровой записи сигналов.

Исследуя зависимости входных и выходных напряжений и токов, можно получить вольтамперные характеристики, определяющие основные параметры транзистора в любой требуемой точке. Данные параметры отображаются при помощи h – параметров, которые характеризуют:

h11 – входное сопротивление транзистора;

h12 – коэффициент обратной связи по U;

h21 – статический коэффициент усиления тока базы;

h22 – выходная проводимость транзистора;

 

Данные h – параметры вычисляются по вольтамперным характеристикам между двумя ветвями из семейства характеристик.

 

Усилительный каскад.(УК)

Усилительный каскад – электронное устройство, предназначенное для пропорционального увеличения мощности входного сигнала.

Основной характеристикой усилительного каскада является коэффициент усиления по напряжению (KU)

KU = UВЫХ / UВХ ,

характеризующий, во сколько раз U на выходе превышает U на входе.

У современных БПТ KU достигает в несколько тыс. раз.

Коэффициент усиления по току – KI = IВЫХ / IВХ

Коэффициент усиления по мощности – KP = KU * KI

Принципиальная схема универсального усилительного каскада:

 

Назначение элементов:

 

1). Транзистор выполняет усиление мощности входного сигнала.

 

2). Делитель (RБ1; RБ2) выполняет функцию стабилизации рабочей точки усилительного каскада. При этом ток, протекающий через делитель, лежит в пределах от 1 до 5 мА.

Резистор RБ2 выполняет функцию стабилизации тока рабочей точки.

Резистор RБ1 выполняет стабилизацию U рабочей точки.

Делитель – это элемент, реализуемый на резисторах и предназначенный для разделения U источника питания на требуемые части. Части U будут обратно пропорциональны сопротивлению.

Стабилизация любого параметра – это предпринимаемые действия для поддержания требуемой величины параметра при изменении каких-то условий.

 

3). Резистор коллектора (RK) предназначен для формирования мощности сигнала на выходе – основное предназначение.

Ограничение тока, протекающего через транзистор в случае значительного увеличения UВХ.

 

4). RЭ – резистор с температурной стабилизацией рабочей точки транзистора. Данный резистор поддерживает требуемое положение рабочей точки при изменении t окружающей среды.

 

5). Конденсатор эмиттера предназначен для уменьшения сопротивления выходной цепи транзистора по переменному току.

Включение RЭ уменьшает коэффициент усиления по U, следовательно, для исключения влияния RЭ на усилительные свойства включается С, сопротивление которого XЭ<< RЭ в диапазоне усиливаемых частот.

 

6). Разделительные конденсаторы (СР) отделяют усилительный каскад по постоянному току от выходных и входных цепей.

Протекание постоянного тока во входные цепи вызывает их разогрев, а протекание тока в выходные цепи уменьшает полезную мощность сигнала.

Коэффициент усиления для усилительного каскада без нагрузки можно представить уравнением:

KUxx = h21*RK / h11*(1+RK*h22)

 

Как видно из данного уравнения, коэффициент усиления не зависит от величины входного сигнала, а определяется только параметрами схемы усилительного каскада и характеристиками транзистора. При этом данные h-параметры определены для рабочей точки транзистора.

 

Коэффициент усиления для х.х. является максимально возможным для данного сочетания элементов усилительного каскада.

Работа усилительного каскада может быть представлена при помощи характеристик.

 

 

Работа УК в режиме А:

 

 

Как показано на графике, данный усилительный каскад при усилении сигнала производит инвертирование сигнала, т.е. уменьшение U на входе приводит к увеличению сигнала на выходе.

 

Данный режим работы усилительного каскада, как показано на графике, усиливает сигнал двух полярностей и называется режим А. Он не пользуется в предварительных усилителях, когда мощность сигнала незначительна.

 

В каскадных, усиливающих мощность, предварительно усиленного сигнала, рабочая точка смещается в начало координат и данный режим называется

режим Б. Если рабочую точку сместить в отрицательную часть оси U входной характеристики, следовательно, будут усиливаться U достаточно высокой амплитуды (ед. вольт) и такой режим используется в генераторах и называется режим С.

 

 

Амплитудно-частотная характеристика усилительного каскада отображает зависимость коэффициента усиления от диапазона усиливаемых частот и представлена на графике:

^f – диапазон пропускания УК.

^f = fВ – fН

Многокаскадный усилитель.(МУ)

 

При последовательном соединении нескольких УК может быть реализован МУ.

При последовательном соединении электрический сигнал, усиленный предыдущим каскадом, поступает на вход следующего каскада и при таком соединении суммарный коэффициент усиления равен произведению коэффициента усиления каждого УК.

Если в отдельном каскаде рабочая точка не меняет своего положения и УК работает в фиксированном режиме, то в многокаскадном режиме изменение положения рабочей точки не происходит, но каждый из УК может находиться в разных режимах работы. Распределение положения рабочих точек в МУ находится в закономерности: первые каскады (на них поступает усиливаемый сигнал) работают в режиме А, последующие каскады – в промежуточном режиме А-Б и выходные каскады работают в режиме Б. Такое включение УК позволяет с наивысшим КПД усиливать входной сигнал. МУ во всех случаях для стабильности работы охватывается отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь передает часть напряжения с выхода усилителя на его вход и при этом достигаются следующие положительные явления:

 

1). Увеличивается стабильность работы, т.е. уменьшается вероятность перехода усилителя в режим генератора.

 

2). Приводит к расширению полосы пропускания МУ.

 

3). Уменьшаются частотные искажения при усилении.

 

Отрицательные явления: отриц. обратная связь приводит к уменьшению коэффициента усиления, т.е. при введении обратной связи коэффициент усиления МУ будет меньше, чем без нее. При этом АЧХ будет иметь вид:

 

Принципиальная схема двухкаскадного усилителя с цепью отрицательной обратной связи:

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 68; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты