Характеристике усилителя

причем U6m находят по входной характеристике транзистора. Тогда коэффициент усиления по мощности

На 9.15, а изображена схема электронного фильтра, в котором транзистор включен параллельно нагрузке RH. Этот фильтр применяют при низких значениях выпрямленных напряжений. С помощью делителя RfaRfa устанавливается рабочая точка на характеристике транзистора. ./?эСэ-цель выполняет функции термостабилизирующего звена; Резистор /?ф играет ту же роль, что и резистор /?ф в Г-образном ^С-фильтре. Недостатком этого фильтра является сильная зависимость выпрямленного тока через транзистор при изменении выпрямленного напряжения на входе фильтра. Это приводит к увеличению падения напряжения на транзисторе и, следовательно, к снижению к.п.д. выпрямителя.

Решение. На входной характеристике /э=/(^э)1 №= const ( 1.10, а) эффект модуляции толщины базы хорошо заметен в виде смещения ВАХ вверх и влево при возрастании коллекторного напряжения от 0 до 20 В. На выходной характеристике транзистора с общей фазой ОБ ( 1.10, 5) эффект модуляции толщины базы в виде наклона кривых на активном участке практически не заметен.

9.3. Определить напряжение смещения на затворе м3, соответствующее границе самовозбуждения генератора ( 9.1, а), при вольт-амперной характеристике транзистора /Cr = a0 + a1w3 + + а2м, мА, где а0 = 2 мА, д,=ЗмА/В и я2 = 0,15 мА/В2. Заданы параметры: /?эк=12кОм, Кое = 0,05, ц =100.

Перепрограммируемые ПЗУ выполняются на основе структуры МДП-транзистора," выполняющего роль запоминающего элемента ( 7.20, а). Подложка П отделена от затвора 3 двойным слоем диэлектрика—диоксида SiO2 и нитрида Si3N4 кремния. Для записи «1» на затвор подается положительный импульс, при котором электроны из подложки, имеющей и-проводимость, проходят через тонкий слой SiO2 и скапливаются вблизи границы раздела двух слоев—верхнего и нижнего, так как верхний толстый слой нитрида кремния не пропускает электроны. Накопленный заряд остается и после снятия импульса записи «1», а пороговое напряжение Uol на стоко-затворной характеристике транзистора уменьшается после подачи импульса на затворе до значения U02 ( 7.20, б).

Помимо обеспечения необходимых входного и выходного сопротивлений усилительного каскада не менее важной задачей является выбор режима работы активного элемента усилителя по постоянному току. Рассмотрим этот вопрос на примере транзисторного усилителя. Как отмечалось в § 2.3, режим работы по постоянному току определяется положением рабочей точки р на динамической характеристике транзистора. От положения рабочей точки, как это видно на 2.17, зависят значения постоянных составляющих токов входного и выходного электродов транзистора (/„б, /ок) и напряжений на этих электродах (Uo6, U^K), a следовательно, мощность, потребляемая усилителем от источника питания ?„. В свою очередь, выбор положения рабочей точки в значительной степени регламентируется амплитудой, формой и полярностью входного переменного сигнала. В соответствии с этим различают три основных режима работы усилительного каскада — режимы классов А, В и С. Рассмотрим особенности работы усилительного каскада на транзисторе по схеме ОЭ (см. 2.16) при воздействии на входе переменного сигнала синусоидальной формы.

Сопротивления резисторов R\ и /?2 при заданном начальном токе базы 1об (соответствующее ему напряжение на базе t/0e находят по входной характеристике транзистора) определяют по формулам

В стоковой характеристике транзистора с индуцированным каналом ( 59, б) можно выделить три области. В начальной области / (или крутой) с увеличением напряжения на стоке ток /с нарастает почти линейно, а затем нарастание тока замедляется в связи с перекрытием (отсечкой) канала слоем объемного заряда. Происходит отсечка нарастания тока /с вследствие омического падения напряжения при протекании тока через канал. В средней области // (или пологой) ток /с остается почти постоянным, что соответствует насыщению. Конечной областью ///

о —{принципиальная схема; б — рабочие точки на коллекторной характеристике транзистора, в скобках указаны соответствующие точки петли гистерезиса; в — рабочие точки на гисте-резисной петле; г — временные диаграммы тока, потока и э. д. с.; д— идеализированные диаграммы. Точки 2 -» 5 и 6 -* / соответствуют точкам на IX.1, в.

При t > ts рабочая точка на гистерезисной петле продолжает двигаться вверх к точке 3, что вызывает насыщение стали сердечника, падение его магнитной проницаемости и увеличение тока намагничивания до /^ ( IX. 1, в). Согласно (IX. 3) растет и ток iK, рабочая точка на характеристике транзистора из В переходит в С. Уменьшение магнитной проницаемости приводит к уменьшению индуктивности LK

По входной характеристике транзистора при напряжении на коллекторе t/K—5B ( 14.2, а) находим ток базы, соответствующий рабочей точке /бо=0,6мА, Здесь воспользовались входной характеристикой, а не семейством характеристик, так как они мало отличаются друг от друга. Эта характеристика приблизительно соответствует среднему значению коллекторного напряжения.

Как уже отмечалось (см. §3.5 и 3.8), с увеличением коэффициента обратной связи ( tg ос) возрастают крутизна характеристики в области положительной обратной связи и ток холостого хода усилителя. Если коэффициент обратной связи достаточно велик и характеристика обратной связи совпадает с линейной частью статической характеристики усилителя без обратной связи 'в идеальном случае это имеет место при koc = 1), то на характеристике усилителя появится участок, совпадающий с осью ординат, т. е. участок, на котором нарушается пропорциональность зависимости Нср = / (Я5).

8. Каким образом по амплитудной характеристике усилителя можно определить коэффициент усиления?

9. Как по амплитудно-частотной характеристике усилителя определить его полосу пропускания?

формы их кривой и появлению искажений. О величине искажений судят по частотной характеристике усилителя /СдБ = Fi(f) ( 166), представляющей собой зависимость коэффициента усиления от частоты'тгри неизменном входном сигнале напряжения. При построении частотной характеристики усилителя, из-за широкого частотного диапазона, частоты откладывают по

формы их кривой и появлению искажений. О величине искажений судят по частотной характеристике усилителя КдБ ~ F\(f) ( 166), представляющей собой зависимость коэффициента усиления от частоты при неизменном входном сигнале напряжения. При построении частотной характеристики усилителя, из-за широкого частотного диапазона, частоты откладывают по оси абсцисс в логарифмическом масштабе.

амплитудной характеристике усилителя — графику зависимости амплитуды напряжения сигнала на выходе от амплитуды входного сигнала t/Bb[x =/(t/BX). Примерный ход амплитудной характеристики представлен на рис, 7.4. Для усилителей на электронных лампах чувствительность обычно выражают по напряжению, так как благодаря большому входному сопротивлению каскада напряжение сигнала на входе практически равно э. д. с. источника. Для транзисторных усилителей, где входное сопротивление обычно мало, чувствительность часто выражают в единицах тока или мощности.

Динамический диапазон усилителя определяют по амплитудной характеристике усилителя — зависимости установившегося значения выходного напряжения 1/вых сигнала от входного [7ВХ ( 18.5). В идеаль-юм случае эта характеристика должна быть прямолинейной, угол ее наклона к оси абсцисс равен arctg Ки на данной частоте. При малых v. больших значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной: в первом случае выходное напряжение усилителя определяется напряжением собственных шумов в выходной цепи 1/ш, во втором — амплитудная характеристика искажается потому, что коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за нели- VgM иейных искажений, вносимых усилительными элементами усилителя. Из 18.5 следует, что усилитель целесообразно использовать в интервале от UBxmm до t/Bxmax. Обычно для обеспечения передачи звуко- Иш вых колебаний достаточно, чтобы динамический диапазон был равен 60 дБ.

Следовательно, эквивалентную добротность контура можно найти по амплитудно-частотной характеристике усилителя. Из формулы (6.175) видно, что эквивалентная добротность контура уменьшается при малых г*к и RH. Для уменьшения шунтирования

Так как коэффициент передачи линейного четырехполюсника не зависит от амплитуды колебаний, то выражение (10.3) может быть использовано для определения установившейся амплитуды колебания при заданном Кос. Именно, когда усиление /Су, уменьшаясь с ростом амплитуды (из-за нелинейности вольтамперной характеристики усилительного элемента), достигает величины 1//Сос, дальнейший рост амплитуды, как указывалось ранее, прекращается. Это поясняется 10.2. Стационарная амплитуда U1CT определяется как абсцисса точки пересечения графиков /Су и 1//Сос. С другой стороны, выражение (10.3) может быть использовано для определения коэффициента обратной связи, требуемого для поддержания определенной амплитуды ?/1ст при заданной функции /Cy(t/t) (т. е. при известной амплитудной характеристике усилителя).

В приведенной на 89, а амплитудно-частотной характеристике усилителя звуковой частоты по оси ординат отложено относительное значение коэффициента усиления напряжения — отношение коэффициента усиления К на любой частоте к постоянному в широком диапазоне коэффициенту усиления на средней частоте Ко- Так как на средних частотах К = /(о.относитель-ный коэффициент усиления К/Ко= 1. Полосой пропукания является интервал частот Я, в пределах которого относительный коэффициент усиления усилителя уменьшается по сравнению с значением на средних частотах не более, чем до уровня 0,707 (на 3 дБ).

Динамический диапазон усилителя определяют по амплитудной характеристике усилителя - зависимости установившегося значения выходного напряжения U ВЬ1Х сигнала от входного U вх ( 2.5). В идеальном случае эта характеристика должна быть прямолинейной, угол ее наклона к оси абсцисс равен arctgKv на данной частоте. При малых и больших значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной: в первом случае выходное напряжение усилителя определяется напряжением собственных шумов в выходной цепи V ш , во втором - амплитудная характеристика искажается потому, что коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за нелинейных искажений, вносимых усилительными элементами усилителя. Из 2.5 следует, что усилитель целесообразно использовать в интервале от ^вхтт до ^вл'тах • Обычно для обеспечения передачи звуковых колебаний достаточно, чтобы динамический диапазон был равен 60 дБ.

В многокаскадном усилителе на высоких частотах на характеристике усилителя появляются дополнительные точки перегиба, обусловленные тем, что другие усилительные каскады также начинают проявлять свойства фильтров низкой частоты. Зависимость коэффициента усиления всей многокаскадной схемы при разомкнутой цепи ОС от частоты показана на