Электронные цепи и приборы (шпаргалка) (стр. 8 из 10)
Рис. 2. Структурная схема ОУ.
1 каскад – дифференциальный каскад. 2 входа, 2 выхода. Обеспечивает большое Rвх ОУ, усиление сигнала, малый дрейф 0 и искажения.
2 каскад – дифференциальный. Выполняет те же функции, но имеет 2 входа и 1 выход, а значит обеспечивает переход к обыкновенному каскаду с одним входом.
3 каскад – схема сдвига уровня – эмиттерный повторитель, обеспечивающий компенсацию питающего U предыдущего каскада и усиление сигнала по току.
4 каскад – эмиттерный повторитель, обеспечивающий кроме усиления сигнала, маленькое Rвых, маленькие искажения, фоны, помехи, хорошую АЧХ.
16. Импульсный режим работы биполярного транзистора.
Работа тр-ра в качестве усилит. малых имп-ных сигн. в принципе ничем не отлич. от работы тр-ра как усилит. малых синусоид-ных сигналов. Импу-с можно представить в виде Σ ряда гармонич-ких составл-щих и, зная частотные св-ва тр-ра, определить искажения формы имп-са, кот. могут происх. при усилении. Особый реж. работы имеет место, когда рабочая точка перемещ-ся в значительной области вых. хар-тик от одного края области к другому. Тр-р может при этом работать в трех основных режимах:
1. Режим насыщения (точка А). В этом режиме тр-р полностью открыт и протекающий I равен макс. значению: Iк = Eк / Rн.
2. Режим отсечки (точка В). В этом режиме тр-р заперт и ток его близок к нулю.
3. Активный режим – режим работы, при кот. тр-р обладает активными св-вами, т.е. способен обеспечивать усил. по мощности. В этом реж. рабоч. точка лежит между точк. А и В.
Скорость перехода тр-ра из откр. сост. в закр. и обратно зависит от переходных процессов в базе, связанных с накоплением и рассасыванием неравновесных носителей зарядов. На вх. тр-ра подаётся управляющий сигнал в виде скачков напряжения, замыкающих и размык. тр-ный ключ.
Рассм. процессы, происх-щие в тр-ре, вкл. по схеме с ОБ при подаче ч/з эмит. имп-са длительностью tимп, в прямом направл. с последующ. изменением полярности (рис. 2.а).
В исх. сост. тр-рный ключ заперт, т.е. эмит. и колл. переходы заперты, и тр-р работает в реж. отсечки. После подачи ч/з эмитт. имп-са в прямом направл., Iк появл-ся не сразу из-за конечного времени пролета инжектированных носителей до колл. перехода и наличия барьерных емкостей (рис. 1). Время, на кот. появление Iк отстает от Iэ, наз. временем задержки tзд. Процесс установления Iк характ-ся временем нарастания tнр. Это время затрачивается на диффузионное перемещ-е ч/з базу инжектированных в неё носителей. tзд относительно мало и при приближенных расчетах им пренебрегают.
При Iэ>0 с увеличением Iэ быстро возрастает и Iк – это акт. реж. работы тр-ра. Наконец, когда рабоч. точка на нагрузочной хар-ке достигает точки перегиба статических вых. хар-тик, дальнейшее увеличение Iэ не вызывает роста Iк, тр-ный ключ полностью открылся и тр-р работает в режиме насыщения.
рис.2.
Ч/з интервал времени, равный tимп меняется полярность U, подаваемого на эмиттер. При этом тр-р в течение некоторого времени tрас (время рассасывания) продолжает находиться в режиме насыщения.
Рассасыв. заряда происходит вследствие ухода дырок из базы ч/з колл. и эмитт. переходы. До тех пор пока в процессе рассасывания концентрации неосновных носителей около р-n-переходов не достигнут нуля, обратные токи через соответствующие р-n-переходы будут оставаться постоянными, т.е. токи Iэ и Iк будут неизменными, пока тр-р наход-ся в реж. насыщ. В момент времени tрас избыточная концентрация неосновных носителей в базе около колл. р-n-перехода достигает нуля. С этого момента Iк и Iэ будут уменьшаться. Время рассас. tрас определяется как интервал времени с момента выкл. вх. имп-са и связанного с этим изменением направл. Iб до момента, когда концентрация дырок у колл. перехода уменьшится до нуля. Величина его зависит от конструкции эмиттера, величины его I и длит-сти имп-са tимп. Для уменьшения tрас на вх. цепи в момент окончания действия имп-са создают I обратного направления Iэ2, что ускоряет рассас. дырок в базе. По истечении времени tрас, рабочая точка тр-ра переходит на границу активной области и нач-ся спад вых-го I. Длительность спада tсп опред-ся как время, в течение которого ток уменьшается от 0,9 до 0,1 тока насыщения.
18. h-параметры биполярного транзистора.
В настоящ. время, гл. образом при расч. на НЧ применяются h-параметры. Однако значения этих парам. в справочниках приводятся для типового режима. Для опред. h-пар. в нетиповом реж. пользуются хар-ками. Мы рассм., как опр-ются h-парам. по хар-кам.
Определим для примера h-парам. тр-ра, включенного по схеме с ОЭ. При этом способе включения
Iвх = Iб , Uвх = Uбэ , Iвых = Iк , Uвых = Uкэ .
Вх. и вых. хар-ки для схемы с ОЭ приведены на рис. 1. Для опред. парам. должна быть определена (задана) рабочая точка (точка покоя). Точку покоя в тр-рах обычно задают постоянным вых. напряж. Uкэ0 и постоян. вх. током Iб0. На семействе харак-тик отмечают эту точку (точка О на вх. харак-ке и точка О' на вых. характеристике).
РИСУНОК ОТДЕЛЬНО
рис.1. Определение h-параметров тр-ра.
Пар-ры h11 и h12 определяются по вх., a h21 и h22 по вых. характеристикам. Параметр
и представляет абсолютное значение приращения ΔUбэ при изменении вх. тока ΔIб при постоянном вых. напряж. Uкэ0. Другими словами, это вх. сопрот. тр-ра при постоян. вых. U. Параметр h11 измеряется в омах и в схеме с ОЭ составляет сотни Ом и единицы кОм.
На семействе вх. харак-тик вблизи точки О строим характеристический треугольник abc так, чтобы точка О лежала примерно на середине гипотенузы. Проектируя точки а, b, с на оси координат, определяем ΔIб и ΔU'бэ. Тогда h11=ΔU'бэ / ΔIб.
Значение h11 в рабочей точке можно определить точнее, если провести ч/з нее касательную к кривой и определить как котангенс угла наклона касательной с осью абсцисс (угол α на рисунке). Параметр
представляет абсолютное значение приращения ΔUбэ при изменении вых. напряж. ΔUкэ при постоянном вх. токе Iб0. Другими словами, h12 –коэфф. обратной связи по напряж. и показывает, какая часть вых. напряж. попадает на вход; h12 – безразмерная величина и в схеме с ОЭ составляет 10-3 – 10-4. Для определения h12 параллельно оси абсцисс ч/з точку покоя проводим прямую до пересечения с соседней характеристикой. Приращение коллекторного напряж. может быть определено как разность и Uкэ0 при Iб=Iб0 - const, а приращение напряж. на базе соответствует разности абсцисс точек пересечения. Тогда
Параметр
представляет абсолютное влияние изменения вых. тока ΔIк при изменении вх. тока ΔIб при постоянном Uкэ=Uкэ0. Другими словами, h21 – коэфф. усиления по току при постоянном вых. напряж., т.е. показывает, во сколько раз изменение Iк больше изменения Iб; h21 – безразмерная величина и в схеме с ОЭ составляет десятки и сотни. Для определения h21 через рабочую точку О' проводят прямую, параллельную оси ординат до пересечения с соседними харак-ками. Точки пересечения с соседними харак-ками АВ проектируют на ось ординат и определяют ΔI'к, приращение тока базы ΔIб определяется как разность значений тока базы в точках АВ. Тогда h21=ΔI'к / ΔIб.
Параметр
показывает абсолютное влияние изменения вых. тока ΔIк при изменении вых. напряжения при постоянном вх. токе. Другими словами, h22 – вых. проводимость тр-ра при постоянном входном токе.
В большинстве случаев в расчетах применяется вых. сопротивление Rвых=1/h22. В схемах с ОЭ Rвых составляет единицы и десятки кОм.
Для определения h22 вблизи точки О' изменяют Uкэ в обе стороны от точки покоя на величину ΔUкэ и определяют соответствующее изменение ΔI''к при постоянном токе базы Iб=Iб0; тогда h22=ΔI''к/ΔUкэ, 1/h22=ΔUкэ/ΔI'к.
Следует обратить внимание, что ΔI'к и ΔI''к в общем случае не равны между собой: ΔI'к вызвано изменением ΔIб при постоянном Uкэ, а ΔI''к вызвано изменением ΔUкэ при постоянном токе базы Iб.
19. Работа биполярного транзистора на высоких частотах.
Св-ва тр-ра на ВЧ удобно анализировать по схеме замещения. На работу бип. тр-ра вредное влияние оказывает емкостное R колл. перехода Cк. На НЧ емкостное R этого перехода 1/WCк велико. Велико и сопрот. rк, поэтому весь ток эквивалентного генер-ра Iэ=aIэ идет ч/з нагрузку, роль которой выполняет резистор RН.