Усилительные каскады на транзисторах. Биполярный транзистор как усилительный элемент

1. Усилительные каскады на транзисторах

Биполярный транзистор как
усилительный элемент

2.

3.

Уравнение передаточной характеристики
Iк I se
U бэ
UТ
U кэ
(1
),
Uа

4. Режим по постоянному току

5. Определение параметров рабочей точки

Iк = Iк(Uбэ, Uкэ); Iк = (U1 – Uкэ)/R1;
Iб = Iб(Uбэ, Uкэ); Iб = (U2 – Uбэ)/R2 .

6. Режим малых сигналов

uбэ = Uбэ – UбэА, iб = Iб - IбА,
uкэ = Uкэ – UкэА, iк = Iк – IкА
1
iб uбэ Sоuкэ
rбэ
I к
I кA
S
U бэ А U T
rбэ
1
iк Suбэ
uкэ
rкэ
U бэ U бэ I к
I б
U кэ U a U кэA U a
rкэ
I к A
I кA
I кA
А
I к
A
I б
A
S
I б
Sn
0
U кэ A

7. Определение параметров транзистора по его характеристикам

U бэ
rбэ
I б
I к
S
U бэ
U кэ
rкэ
I к

8. Эквивалентные схемы режима малых сигналов

iб
iк
iб
iк
Yэ
uбэ
uкэ
rбэ h11э
y11э
y12 э uбэ
uбэ
y21э y22 э uкэ
iк
1
y11э
h12 э
Sn
y12 э
h11э
Hэ
y21э
h21э
y11э
iб
uкэ
1
rбэ
Sn
S
1 uкэ
rкэ
uбэ
h11э h12 э iб
h21э h22 э uкэ
h21э
S
y21э
h11э
h11э
1
rкэ
h11эh22 э h12 эh21э y22 э

9. Эквивалентные схемы замещения четырехполюсников

10. Эквивалентные схемы замещения четырехполюсников

11. Эквивалентные схемы замещения четырехполюсников

12. Эквивалентные схемы замещения четырехполюсников

13. Физические эквивалентные схемы замещения

14. Физические эквивалентные схемы замещения

15. Физическая эквивалентная схема замещения транзистора с общей базой

16. Физическая эквивалентная схема замещения транзистора с общим эмиттером

iб
>>
iб
iк
б
к
rб
Uбэ
э
rк*
iэ
rэ
Uкэ
э
rк*= ∆Uк /∆Iк = rк /(β+1)

17. Взаимосвязь параметров в эквивалентных схемах

h11э = rб + rэ(1+ )
h11б=rэ + rб (1+ )
1/h22э = rэ + rк*
rк *
h21э =
1/h22б = rк
h12э = rэ/( rэ + rк*)
rэ/rк*
h12б = rб/ rк
H21б =

18. Эквивалентная схема транзистора на высоких частотах

19. Усилитель с общим эмиттером

Принцип построения
Uп
UA
2
Uп U A
Iк
Rк
Uб = Uбэнас + IбRг
Iб
Iк

20. Основные параметры

U вых
I к
I кA Rк
K0
Rк
SRк
U вх A U бэ A
UТ
U вх
rвх
I вх
rвых
U бэ
I б
rбэ
.
A
A
U вых
Rк
I вых

21. Малосигнальная схема замещения каскада

uвых
K0
uвх
uвх
rвх
rбэ
iвх
S ( Rк rкэ ) SRк
A
uвых
rвых
Rк rкэ Rк
iвых

22. Эквивалентная схема усилителя

uвых
rвх
Rн
K
K0
eг
rвх Rг
Rн rвых

23. Нелинейные искажения

Uвх(t) = UбэA+UmSin t.
iк (t ) I s e
iк (t ) I s e
U бэA / U T
U
* 1 m
2U T
2
*
U бэA U m
Sin t
UT UT
e
U m2 U m
kT
U m1 4U T
Um
Um
Sin t
UT
2U T
Cos 2 t
2

24. Температурная нестабильность

25. Температурная нестабильность

26. Температурная нестабильность

27. Схема с общим эмиттером и обратной связью по току

Rэ
U ос U к
Rк
U ос Rэ
K 2
U к Rк
K1
K1
SRк
K0
Rэ
1 K1 K 2
1
SR
э
1 K1
Rк

28. Эквивалентная схема замещения каскада

29. Эквивалентная схема замещения каскада

uвх = iвхrбэ + (iк + iвх)Rэ
iкRк - iвхrкэ + iкrкэ + (iк + iвх)Rэ = 0

30.

ос
rкэ Rэ
iк iк
iб iвх rкэ Rк Rэ
uвх
rкэ Rэ
Rэ
rвх
rбэ 1
iвх
rкэ Rк Rэ
При rкэ>>Rк, rкэ>>Rэ и >>1
rвх rбэ+ Rэ=rбэ+rбэSRэ=rбэ(1+SRэ)

31.

uвых
rкэ Rэ Rк
iк Rк
K0
1
uвх
iб rвх
rкэ Rк Rэ rвх
Rк
Rк
SRк
K 0
rбэ S
rбэ (1 SRэ )
rбэ (1 SRэ ) 1 SRэ
K0 ≈ RK/RЭ

32.

eвых iк Rэ (rбэ Rг )
iк
iб
rкэ
iб = - бiк
Rвых
Rэ
б
Rэ rб Rг
eвых
(1 б )rкэ Rэ (rбэ Rг )
iк
Rвых (1+ б)rкэ
Rвых Rк (1 б )rкэ Rк

33. Нелинейные искажения

iк (t ) I s e
U бэA / U T
2
U 2 U
U
1 m m Sin t m Cos 2 t
2U T U T
2U T
2
Um
Um
iк (t )
Sin t
Cos 2 t
2 2
(1 SRэ )U Т
4(1 SRэ ) U T
.
Температурная нестабильность

34. Схема с общим эмиттером и обратной связью по напряжению

35. Передаточная характеристика

36. Эквивалентная схема замещения каскада

R2
R2
K 0
R1 R2
R
1
R1
SRк

37.

1
1 R2
rвх R1 1 R1 R1
S
S Rк
rвых
1 R2 R2
Rк Rк 1
S
R
1

38. Установка рабочей точки

39. Раздельная установка обратной связи

40. Усилители с общим коллектором

41. Эквивалентная схема замещения каскада с общим коллектором

R rкэ Rэ Rн
uвх = iбrбэ + (1+ )iбR
uвх
Rвх (1 )( Rэ Rн ) Rвх rбэ (1 )(rкэ Rэ Rн )
iб

42.

rкэ ( Rэ Rн )
uвых iб (1 ) R iб (1 )
rкэ Rэ Rн
iб = uвх/Rвх
(1 )rкэ Rэ Rн
uвых (1 ) R
K
uвх
rбэ R rбэ (1 )rкэ Rэ Rн

43. Выходное сопротивление

eвых
iэ iб (1 )
rкэ
eвых
iб
Rг rбэ
eвых
Rг rбэ
Rвых
rкэ
.
iэ
1

44. Установка режима по постоянному току

45. Усилители с общей базой

46. Эквивалентная схема замещения каскада с общей базой

47.

uвых uвых uвх
Suбэ 0
Rк
rкэ
rбэ
uбэ
uвх
rбэ Rб
1
Rк
( Rк rкэ )
K 0
SRк
rбэ
rкэ rбэ Rб

48.

uвх
Rк rкэ
1 Rб 1
rвх
(rбэ Rб )
rкэ
iвх
S
S
1
rбэ Rб
rвых
Rг rкэ rбэ Rб
Rк rкэ 1
rкэ rбэ Rб Rг
Rг
Rк rкэ 1
rбэ Rб Rг
Rк

49. Установка рабочей точки