Усилительные каскады переменного тока на полевых транзисторах

1.

ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКОЙ
ОБОРОНЫ имени МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА
Г.К. ЖУКОВА
Кафедра основ построения радиоэлектронных средств и
систем
Учебная дисциплина ДС-137
«Электроника, электротехника
и схемотехника»
Тверь 2017

2.

Предыдущим занятием была
Лекция № 24:
«Усилительные каскады переменного тока на полевых
транзисторах»
На этой лекции были изучены:
1.Типовые схемы и принцип действия каскадов с
общим истоком.
2. Определение параметров режима по
постоянному току каскада с общим истоком.

3.

Содержание раздела 3
«Схемотехника аналоговых и цифровых устройств»
Номера и наименование тем
Тема 7. Усилители постоянного
и переменного тока
Тема 8. Цифровые электронные
устройства
Тема 9. Электронные
генераторы
Тема 10. Вторичные источники
питания
Из них по видам занятий
Всего
часов Лекции Лаб. Пр.занят
работы
ия
34
16
4
14
4
12
2
10
8
4
2
2
10
6
2
2

4.

Содержание темы 7
«Усилители постоянного и переменного тока»
Номера, вид занятий
Лекция № 22
Пр. занятие № 17
Лекция № 23
Пр. занятие № 18
Лекция № 24
Пр. занятие № 19
Лаб. работа № 5
Лекция № 25
Лекция № 26
Пр. занятие № 20
Наименование тем занятий
Характеристики и параметры усилителей
Общий анализ и расчет параметров усилителей
Усилительные каскады с общим эмиттером
Анализ принципа действия и расчет параметров усилительных
каскадов с общим эмиттером
Усилительные каскады переменного тока на полевых транзисторах
Анализ принципа действия и расчет параметров усилительных
каскадов с общим истоком.
Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах
Повторители напряжения
Оконечные каскады
Анализ принципа действия и расчет параметров повторителей
напряжения и оконечных каскадов
Лекция № 27
Усилители постоянного тока
Пр. занятие № 21 Анализ принципа действия и расчет параметров УПТ
Лекция № 28
Общие сведения об операционных усилителях
Пр. занятие № 22 Анализ схемотехники и расчет параметров дифференциальных
каскадов и операционных усилителей
Лекция № 29
Применение операционных усилителей
Пр. занятие № 23 Расчет решающих ОУ и активных фильтров
Лаб. работа № 6
Исследование ОУ и схем его включения

5.

Лекция №25
«Повторители напряжения»

6.

Междисциплинарные связи
ДС-137 Электроника, электротехника и схемотехника
Тема 7. Усилители постоянного и переменного
тока
ДС-138 Метрология, стандартизация и сертификация
Тема 5. Осциллографические
измерения параметров сигналов
(18 часов).
Устройство и принцип действия
универсальных осциллографов.
Принцип действия
стробоскопического
осциллографа.
ДС-816 «Автоматизированные
системы
специального назначения»
Тема 13. Оптимальные устройства
обработки радиолокационных сигналов и
обнаружения целей (18 часов)
Элементы теории первичной обработки
радиолокационной информации.

7.

Объекты
профессиональной
деятельности

8.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ПОВТОРИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

9.

Формируемые компетенции:
способность применять методы решения задач анализа и
расчета характеристик радиотехнических цепей(ОПК-7);
способность использовать достижения отечественной и
зарубежной науки, техники и технологии (ОПК-9);
способностью реализовывать и поддерживать работоспособное состояние средств автоматизации(ВПК.ПК-51,53,54)
В результате обучения по дисциплине курсант должен:
а) в соответствии с требованиями ГОС ВПО
ЗНАТЬ:
современную элементную базу и схемотехнику аналоговых и
цифровых устройств;

10.

раскрыть принцип действия повторителей напряжения, схемы замещения и параметры повторителей напряжения.

11.

1. Эмиттерные повторители.
2. Истоковые повторители.

12.

Литература:
Основная
1. Новожилов О.П. Электротехника и электроника: Учебник. –
М.: Юрайт. с. . 301 - 306.
2. Электротехника, электроника и схемотехника [Электронный
ресурс]: учеб. пособие / Великанов В.В., Коротеев Л.А.,
Хаперский
А.В.
–
Тверь:
ВА
ВКО.
URL:
http://ibook.akademy.org/book/44, м.3.1.3.(Эл2/о)

13.

14.

15.

16.

17.

Эмиттерный повторитель представляет собой каскад усиления
на биполярном транзисторе с общим коллектором, где нагрузка
включена в эмиттерную цепь транзистора.
_ +
Назначение элементов
VT – усилительный элемент
UП
СР – разделительный конденRБ1
сатор, для развязки каскадов
VT
по постоянному току
Cр
RБ1,RБ2 – резистивный делитель
напряжения , для задания режима по постоянному току
RБ2
RЭ – резистор эмиттерной
UВХ
RЭ UВЫХ нагрузки, создает последовательную ООС по напряжению
UП – источник питания
Схема эмиттерного повторителя на
транзисторе типа п-р-п
Выходное напряжение одновременно является напряжением
U вых
поэтому
коэффициент
передачи
напряжения
1
обратной связи UВЫХ=UОС, напряжение наКбазе
U транзистора
U вх
определяется разностью UБЭ= UВХ -UОС= UВХ - UВЫХ

18.

Режим по постоянному току
+ –
UП
RБ1
VT
Cр
Iк Iэ
n
Vб>0
Vэ=IКRЭ
р
RБ2
UВХ
n
UпRб2
U R
Iк R э п б2 IбR э 0
Rб1 Rб2
Rб1 Rб2
Vp>Vn
Iб
+
р
Iк= Iб
t
UБЭ
UБЭ.0
IБ
IБ.0
RЭ UВЫХ
Uбэ.0 Vб.0 Vэ.0
UВХ
IК
IК.0
t
t
t
UВЫХ
URэ.о
n
−
Iк= Iэ
t
UВЫХ =URэ.о=I К.0 RЭ.

19.

Режим по переменному току
+ –
UВХ
Iб
UП
UБЭ
RБ1
Iк Iэ
VT
UБЭ.0
Vб
Cр
IБ
IБ.0
RБ2
UВХ
RЭ UВЫХ
URэ
UВЫХ
Uбэ Vб Vэ Uбэ
UБЭ=UБЭ.0+UБЭmsin t
Vб= Vp >>Vn
Iб
+
р
IК
IК.0
n
Iб Iк = Iб
t
t
t
t
URэ.о
t
−
IК UВЫХ =URэ.о =I К.0 RЭ.

20.

Первичные параметры режима по постоянному току
эмиттерного повторителя определяются графоаналитическим
методом. Линия нагрузки строится:
для транзистора типа p-n-p
UКЭ = −UП + IК RЭ
для транзистора типа n-p-n
UКЭ = UП −IК RЭ
IК
IБ
UП/RЭ
I’Б
А
IК.0
0
Вспомогательная
линия
IБ.0
А
IБ.0
I”Б
UКЭ.0
UП
0
UКЭ
U’БЭ
UБЭ.0
1 точка на оси UКЭ IК=0 UКЭ= UП−IКRЭ=UП
2 точка на оси IК UКЭ=0 0= UП−IКR Э IК= UП/RЭ
Для произвольного U’БЭ
для U”БЭ
Uп U бэ.0
Rб
U U бэ.0
п
I б.0
Rб
I б.0
U”БЭ
|UБЭ|

21.

Возможные варианты схем эмиттерного повторителя
_
RБ
Cр
UВХ
_
UП +
VT
RЭ
Cр
UВХ
UВЫХ
Эмиттерный повторитель с
фиксированным током
базы
UП +
VT
RБ
UБ
_
+
RЭ
UВЫХ
Эмиттерный повторитель с
источником смещения в
цепи базы

22.

Схема и временные диаграммы работы эмиттерного
повторителя на транзисторе типа р-п-р

23.

1. Эмиттерный повторитель не усиливает сигнал по
напряжению, но осуществляет усиление по току и
мощности.
2.Эмиттерный
повторитель
обладает
частотными
свойствами, которые характеризуется высоким входным
сопротивлением и малым выходным сопротивлением.

24.

25.

Истоковый повторитель - каскад усиления на полевом транзисторе
с общим стоком, в котором нагрузка включена в истоковую цепь
транзистора
Назначение элементов
+
UП
Ср
UВХ
VТ
RЗ
Rи
UВЫХ
VT – усилительный элемент
СР – разделительный конденсатор, для развязки каскадов
по постоянному току
RЗ – резистор обеспечивающий
нулевой потенциал затвора
UП – источник питания
RИ – резистор, создающий в
каскаде глубокую последовательную ООС по напряжению.

26.

Режим по постоянному току
+
UП
СрVз=0
UВХ
VТ
RЗ
UВХ
Ic
Vи=Ic Rи
Rи
UВЫХ
t
UЗИ
UЗИ.0
t
IС
IС.0
U зи.0 Vз Vи 0 Iс.0R и
t
UВЫХ
URи.0
IС
t
IС.0
0
UЗИ.0
UЗИ
UЗИ.ОТС
UВЫХ =URи =IС RИ >0

27.

Режим по переменному току
+
UВХ
UП
VТ
Ср
UВХ
RЗ
UЗИ
UЗИ.0
Rи
UВЫХ
UЗИ =-UЗИ.0 +UM sin t
t
t
IС
IС.0
UВЫХ
t
UСИ.0
IС
0
IС.0
t
UЗИ.0
UЗИ
UЗИ.ОТС
При IC UВЫХ =URи =IС RИ

28.

Истоковый повторитель на транзисторе с каналом р-типа
UП +
СР
R1
UВХ
UЗИ
UВХ.М
t
UЗИ.ОТС
UЗИ.0
VТ
t
IС
IС.0
UВХ
R2
RИ
UВЫХ
t
UВЫХ
t
URи
UВЫХ.М

29.

Варианты истоковых повторителей
+
Ср
UВХ
UП
R1
VТ
R2
Ср
Rи
UВЫХ
+
UВХ
UП
R1
VТ
R2
Rи
UВЫХ

30.

Параметры режима по постоянному току определяются
графоаналитическим методом.
Линия нагрузки определяется уравнением UСИ = UП - IСRИ (16)
1 точка на оси UСИ IС=0 UСИ= UП
2 точка на оси IК UСИ=0 IС= UП/RИ
IС
UП/RИ
IС.0
1точка
I’С
Линия
нагрузки
А
Линия смещения
UЗИ.0
U’ЗИ
UСИ
UСИ =UП
UСИ.0
Линия смещения строится в соответствии с уравнением
UЗИ = - IСRИ.
(17)
Первая точка линии смещения начало координат.
Вторая точка строится для произвольно выбранного IC’ по
выражению (17) определяется UЗИ’.

31.

1. Истоковый повторитель характеризуется высоким входным сопротивлением и малым выходным сопротивлением.
2. Истоковый повторитель не усиливает сигнал по напряжению, но осуществляет усиление по току и мощности.

32.

Отработать лекцию, Л1/о с.301-306 , Э2/о м.3.1.3, Л. 6/д, с.
251-262. Быть готовым к лекции №26 «Оконечные каскады»