ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Электронный усилитель – это устройство, предназначенное для усиления напряжения, тока, мощности электрических сигналов. Структурная схема усилителя совместно с источником входного сигнала, нагрузкой и источником питания показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема усилителя

Коэффициент усиления транзистора, включенного по смехе с общим эмиттером (ОЭ), определяется параметрами транзистора, т.е. зависит от его нелинейных характеристик и температуры окружающей среды (рис. 3.2). Его коэффициент усиления по напряжению

, (3.1)

где - входной сигнал; - выходной усиленный сигнал.

Т.к. параметр S является нелинейной функцией U_бэ и зависит от температуры окружающей среды, то коэффициент А величина не постоянная. Этот недостаток является причиной нелинейных искажений. Поэтому схема ОЭ применяется только в ключевом режиме, когда работа в зоне насыщения чередуется с работой в зоне отсечки. Для существенного уменьшения нелинейных искажений при работе в активной зоне применяется отрицательная обратная связь (ОЭ ООС рис. 3.3). При этом часть выходного сигнала подается обратно на вход (рис. 3.4)

Рис. 3.3. Усилительный каскад на транзисторе с общим эмиттером и отрицательной обратной связью (ОЭ и ООС)

Рис. 3.2. Усилительный каскад на транзисторе с общим эмиттером (ОЭ)

Т.к. , (3.2)

то (3.3)

Рис. 3.4. Структура отрицательной обратной связи (ООС)

Обозначения на рис. 3.4:

x – входной сигнал;

y – выходной сигнал;

К – коэффициент прямой связи;

Кос – коэффициент обратной связи.

Знак минус перед сумматором означает, что связь отрицательная.

y = K (x– z) (3.4)

z = y Кос (3.5)

Если подставить (3.3) в (3.4) , то y=K x – K z. (3.6)

Если подставить (3.5) в (3.6), то y= K x – K· y · Kос. (3.7)

. (3.8)

Из рис. 3.3 следует, что .

Или . (3.9)

По определению . (3.10)

Из рис. 3.3 следует . (3.11)

В связи с тем, что Iк >>Iб, можно полагать что, .

Тогда . (3.12)

На основании выражений (3.9), (3.10), (3.11), (3.12) можно построить схему транзисторного каскада ОЭ ООС (рис 3.5,а). На основании выражения (3.6) производится преобразования структурной схемы (рис. 3.5,б). На основании структурной схемы (рис. 3.5,б) получаем выражение для коэффициента усиления транзисторного каскада ОЭ ООС.

(3.13)

Если Rэ >>1/S , то (3.14)

Рис. 3.5. Структурная схема транзисторного каскада с ОЭ ООС

Рабочая схема транзисторного каскада с ОЭ ООС изображена на рис. 3.6 .

Рис. 3.6. Рабочая схема транзисторного каскада ОЭ ООС