Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
размах выходного сигнала. Для уменьшения искажений, обусловленных
кривизной характеристик полевого транзистора, разработаны различные схемы
с отрицательной обратной связью, в которых часть выходного сигнала
подается на затвор.
Область применений управляемого напряжением аттенюатора весьма широка. Он
может быть полезен для дистанционного управления коэффициентом усиления;
по управляющему кабелю нужно подавать только постоянное
*1470
Рис. 6.11. Схема для демонстрации свойств полевого транзистора в качестве
меняющегося сопротивления.
напряжение, избегая при этом фона и потери сигнала. Используя напряжение,
полученное путем выпрямления выходного сигнала усилителя, в качестве
управляющего, можно организовать автоматическую регулировку усиления
(АРУ). Такое устройство будет поддерживать выходной сигнал неизменным при
изменении уровня входных сигналов в широких пределах. Аттенюаторы,
управляемые напряжением, являются основой ограничителей и схем сжатия
уровня, которые широко применяются в практике радиовещания и записи. В
хорошо известной системе подавления шума "Долби" используются полевые
транзисторы в качестве управляемых напряжением аттенюаторов.
6.8 Эквивалентная схема и коэффициент усиления для схемы с общим
эмиттером
Имея в виду коллекторные характеристики, мы знаем теперь, что биполярный
транзистор является почти идеальным источником тока. Этот факт облегчает
вычисление выходного напряжения, развивающегося на коллек-
142 Характеристики полупроводниковых приборов
торном резисторе нагрузки в усилителе напряжения. На рис. 6.12(a)
показана выходная цепь каскада усилителя с нагрузкой RL в коллекторе
транзистора; /, - переменная составляющая коллекторного тока. На
эквивалентной схеме, рис. 6.12(A), транзистор показан как генератор
постоянного тока, дающий ток /с в нагрузку RL . Согласно закону Ома,
(6.16)
На рис. 6.13 показана эквивалентная схема как входной, так и выходной
цепи усилителя с транзистором, включенным по схеме с общим эмиттером.
Эквивалентную схему такого вида называют гибридной ^-образной
эквивалентной схемой, которая позволяет найти такие h-параметры, как hie
и другие.
Мы знаем, что коллекторный ток /с связан с напряжением база-эмиттер vin
крутизной gm, из (6.9а) следует, что
iс ~ ^in Sm > (6-17)
и у нас уже есть уравнение (6.16):
Vout
Следовательно, мы можем вычислить коэффициент усиления напряжения А:
А = -
Подставляя значение vM с учетом (6.16) и (6.17), получим:
А = -
'V,,, g/И Я[
(6.18)
поэтому
A = SmRI.'
(6.19)
где gm - в миллиамперах/вольт, a RL - в килоомах.
Отрицательный знак указывает на переворот фазы; это означает, что из-
(Ь)
Коллектор
Эмиттер
-о ов
Рис. 6.12. (а) Выходная цепь усилителя с транзистором, включенным по
схеме с обшим эмиттером. (b) ее эквивалентная схема.
Эквивалентная схема и коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером
143
Рис. 6.13. Эквивалентная схема усилителя с общим эмиттером (упрощенная
гибридная л--образная).
менение входного сигнала в положительную сторону приводит к изменению
выходного сигнала в отрицательное сторону. В этом простом расчете,
который достаточно точен для большинства практических целей, мы
пренебрегли небольшим наклоном коллекторных характеристик, то есть
выходной проводимостью Наличие этого наклона означает, что генератор тока
не является идеальным; однако, мы можем легко исправить эквивалентную
схему дополнив ее резистором, имеющим сопротивление 1 / hx параллельно с
резистором нагрузки RL . В результате коллекторная цепь транзистора имеет
как бы конечное внутреннее сопротивление 1 /Иое, тогда как действительно
идеальный источник тока имеет бесконечное внутреннее сопротивление.
Типичные значения 1/ hge составляют от 50 кОм до 100 кОм, так что при
величине RL, равной 5 кОм или меньше, наклон коллекторных характеристик
можно не учитывать.
Если выразить gm через средний коллекторный ток /с (см. (6.11)), то при
комнатной температуре величина коэффициента усиления напряжения А будет
равна
Л = 40 IcRl, (6.20)
где /с - в миллиамперах, a RL - в килоомах.
Таким образом, найти коэффициент усиления напряжения А очень просто,
когда известен средний ток коллектора. Например, если /с = 1 мА, а Rl = 5
кОм, А = 200. Сейчас предполагается, что переменная составляющая
коллекторного тока /. очень мала по сравнению с постоянным (средним)
током коллектора /с . Если это условие не выполняется, то как и можно
было ожидать, крутизна gm станет изменяться согласно мгновенным значениям
коллекторного тока. Следовательно, усилитель будет иметь большой
коэффициент усиления напряжения, когда коллекторное напряжение изменяется
вблизи нуля (при большом коллекторном токе), и малый коэффициент усиления
на гребне волны вблизи отсечки (при малом коллекторном токе). Результатом
будут амплитудные искажения, показанные на рис. 6.14.
Тот же эффект можно рассмотреть с другой точки зрения, а именно, как
следствие изменения входного сопротивления hfe при изменении базового
