Расчёт рабочей точки электронной лампы

Входные характеристики ,

Выходные характеристики ,

С помощью находим ,

С помощью находим ,

т. о. находим рабочую точку на каждом графике.

Однако строгое решение слишком сложное. Задачи упрощаются если считать (при ); в этом случае входное сопротивление очень велико и , то есть следует рассматривать только выходные характеристики. Аналогичная ситуация возникает и у полевого транзистора.

Подобное упрощение можно сделать и для биполярного транзистора, там можно положить напряжение база-эмиттер В, поскольку входящие характеристики мало зависит от .

Малый сигнал – величина амплитуды переменного тока пренебрежимо мала по сравнению с токами и напряжениями в рабочей точке.

§5Нелинейные двух - и трёхполюсники в режиме малых колебаний.

Формально можно разделить на цепи переменного и постоянного тока, но надо следить, чтобы в не было постоянной составляющей.

если и малы, можно разложить в ряд

- это дифференциальное сопротивление диода

Малость параметра понимается в смысле:

и т.д.

Вообще говоря, всегда находятся токи , при которых неравенства выполняются, тогда схема для переменного тока становиться линейной

- дифференциальное сопротивление в рабочей точке

для трёхполюсников.

пусть в режиме покоя

;

разложим в ряд по двум переменным

это вещественные дифференциаль­ные или малосигнальные параметры.

если

далее индекс m отбросим

При быстрых изменениях проявляются инерционные свойства и вместо будет

Как найти покажем дальше

Применяются и другие формы уравнений

Если то

Комплексные коэффициенты обозначим:

Вспомним связь Y и Н параметров (g и h)

, , ,

§6 Малосигнальные параметры электронных ламп и транзисторов.

1) Ламповый триод.

при редко используют

при

при

при

выходные характеристики

- крутизна элемента

(для триода)

- внутренняя проводимость элемента

- внутреннее сопротивление

- матрица схемы с общим катодом

пентод

эти характеристики практически аналогичны полевому транзистору

2) Полевой транзистор схема с общим истоком (ОИ)
(КП 302).

С р-n переходом канал n-типа

для ламп и полевых транзисторов используют проходные характеристики.

S-производная от - крутизна

3) Биполярный транзистор схема с (ОЭ) (КТ315)

в отличие от предыдущих случаев присутствует

то есть и , но при напряжении питания

характеристики практически сливаются очень мало по сравнению с другими

напряжение растёт, ток падает

выбирают

Обычно на практике имеют дело не с Y, а с H параметрами

(табличный параметр)

- коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ

определяется через

тогда самый малый параметр

для биполярного транзистора

для полярного транзистора и ламп

Таблицы Y и Н параметров.

Тип	Лампы	Полярный транзистор	Биполярный транзистор
g	Триод	Пентод
				, ,

h
БПТ

§7 Усилитель с общим эмиттером (НЧ без инерционности).

e(t)= ; ; =

НЧ параметры вещественны, режим установившийся - малосигнальный, для переменных составляющих используем метод комплексных амплитуд.

новые обозначения: S-крутизна, внутренняя проводимость

а) Определим Y(g) параметров (малосигнальных)

графическое см. выше и аналитическое (ниже)

~100-справочник

( -1) V = -тепловой потенциал

V =25,5 мВ при Т~300 К

- обратный ток эмиттерного перехода-справочник.

0.7 В

80-200 в (кремний)- потенциал или напряжение Эрли

б) Определение основных параметров усилителя. Также два варианта графический и аналитический .

1) Аналитический можно по формулам или по эквивалентным схемам

с двумя зависимыми источниками

с одним зависимым источником

полагая можно упростить схему

;

;

обычно ;

S~100 (мА/В) | |~100 1000 (реальный поменьше)

- коэффициент усиления тока

;

точнее

г) Графический расчет.

схема с общим катодом, истоком аналогично

меньше ~10

§8 Выбор рабочей точки.

Если

+ →

далее

с искажениями

оптимально, когда искажения сверху и снизу появятся одновременно, следовательно рабочая точка на середине линейного участка

§9 Усилитель с общей базой.

Рассмотрим матрицу с неопределенными

параметрами

теперь необходимо переставить компоненты в определен-

ном порядке.

как у ОЭ (с точностью до знака)

т.к.

ч.т.д.

,

(если )

большое выходное сопротивление аналогия с генератором тока .

Схема с О .Cеткой, О.затвором аналогично

Схема с общей сеткой Схема с общим затвором

§10 Усилитель с общим коллектором

(эмиттерный повторитель)

из неопределенной матрицы

- отсюда название

большое

(знак также напр. тока)

эквивалент по выходу источника напряжения

(Ом) малое

Сводная таблица

	ОЭ	ОБ	ОК

мах у ОЭ

§11 Цепи питания усилителей от одного источника.

1) Стабильные током базы

О.Э.

При

стабилен, не зависит от

транзистора

- не пустить через

-не пускать через выход при

не пускать ~ ток через источник источника

,

2) другой вариант стабильные

= ,

если

то

стабильное напряжение на базе

Недостаток уменьшает входное сопротивление и полезный сигнал

О.Б. О.К.

лампа

обратное смещение

ПТ

схема с ОИ ОС

ОЗ

§ 12 Термостабилизация рабочей точки .

Токи в БПТ зависят от благодаря тепловому току неосновных носителей.

Если ключ разомкнут

а

обратный ток коллекторного перехода

Схема ОЭ

- обратный ток кол.-эмит. при ;

и - удваивается при повышение на ;

абсолютное значение больше для германиевых транзисторов.

;

Коэффициент температурной нестабильности.

- тепловой ток

в схеме с ОБ N=1 в схеме с ОЭ

c надо понизить U_б и вернуть

для постоянного тока

Рассмотрим эту схему по постоянному току воспользовавшись Т.Э.Г.

;

- логично, но лучше потом

;

; ;

,

Реально в несколько раз, но это не мешает

, а т.к ,то

уменьшить сильно нельзя, т.к. падает

термостабилизация с помощью ОС по U

c

далее

Возможна комбинированная схема Для схемы с ОБ

В ОК уже есть R_э!

Источники стабильного тока

не зависит от

§13.Параметры полевых и биополярных транзисторов на В.Ч.

Экв. схема с одним зависимым Сравнивая

при

Если

мб<0 ,ТОГДА -отдаёт энергию - генератор - усилитель может самовозбудиться, т.о.:

1)увеличивается .

2)склонность к самовозбуждению.

Для расчёта характеристик усилителя можно пользоваться эквивалентной схемой:

Считая влияние мало

Биполярный транзистор

Точный учёт всех факторов сложен. Лучше всего это позволяет т.н. эквивалентная схема Джимколетто, то она сложна. Обычно ёе пересчитывают к виду (аналогичному выше ).

В справочнике даётся

считаем, что -верхней частоты усиливаемого диапазона и

экв. схема Джиаколетто

= ,

(в новых до 0,03пФ)

,

Пересчитав эту схему в Y параметры, получим следующие результаты

; ; ;

Это без учета реактивностей

§14 Резисторный усилитель

Основная схема усилителя частот от единиц герц до сотен килогерц

как правило, входит в состав многокаскадного усилителя

строится по схеме с ОЭ. Питание всех каскадов осуществляется от общего источника, смещение в каждом каскаде своё.

Переходные цепи от одного каскада к другому содержит

без них цепи постоянного тока были бы связаны, что усложнило бы

настройку усилителя.

Нужно усилить полосу частот

Каскады усилителя

Рассмотрим схему 2-го каскада (и его нагрузки – входных цепей третьего)

Считаем что для всех частот и в пределе

Эквивалентная схема для переменных токов

Упростим входную часть схемы

Амплитудно - Частотная Характеристика (АЧХ)

, ФЧХ