Усилители слабых узкополосных сигналов

1.

Усилители слабых узкополосных сигналов
Электроника
uin t um sin t
R1
C
I1
RC
IB
I2
uin
1 C R2
IC
uout
IE
R2
RE
E
f
1
0
f0
RC
RB
EB uin
uout E
RE
1
uin (t )
U ( ) exp i t d
2
1 ниж C 1 0C R2

2.

Электроника
IС
EB u t
E RC
RB 1 RE
I B max
I B0
iB
I B max
I C max
iCE
IC 0
I B min
I C min
I B min
U CE 0
E
UСE
U B0
uB
U CE min
uCE
U CE max
EB u U BE 0 u BE
EB U BE
I B U CE ,U BE
I B U CE 0 uCE ,U BE 0 u BE
RB 1 RE
RB 1 RE
E U СE 0 uCE
E U СE
I C U CE ,U BE
I C U CE 0 uCE ,U BE 0 u BE
RC RE
RC RE
IB
IS
exp U BE U T , I С BN I B , I E 1 BN I B
BN

3.

Электроника
Уравнения в режиме малых сигналов
EB u U BE 0 u BE
I B
I B
I B0
uBE
uCE
RB 1 RE
U BE U ,U
U CE U ,U
BE 0
E U СE 0 uCE
RC RE
I B
U BE
S
U BE 0 ,U CE 0
I C
U BE
IC 0
I C
U BE
I B
1
,
rBE U CE
U BE 0 ,U CE 0
I B
U BE
CE 0
BE 0
I C
U CE
u BE
U BE 0 ,U CE 0
Sr ,
U BE 0 ,U CE 0
U BE 0 ,U CE 0
I C
U BE
I B
U BE
uCE
U BE 0 ,U CE 0
S,
U BE 0 ,U CE 0
U BE 0 ,U CE 0
EB u U BE 0 u BE
1
I
u BE S r uCE
B0
rBE
RB 1 RE
E U СE 0 uCE I 1 u 1 u
C0
BE
CE
R
R
r
r
C
E
CE
CE
CE 0
I C
U CE
U BE 0 ,U CE 0
1
,
rCE
rBE
EB U BE 0
R 1 R I B 0
E
B
E U СE 0
IC 0
RC RE
u u BE
1
u S r uCE
RB 1 RE rBE BE
1
uCE
Su
uCE
BE
R R
r
E
CE
C

4.

Уравнения в режиме малых сигналов
1
1
rBE RB 1 RE
Su BE
u
u
S
u
BE
r CE
RB 1 RE
1
1
uCE 0
rCE RC RE
U BE
rBE
I B
U СE
10 2
1
кОм
;
r
CE
10 5
I С
I B
Sr
U СE
I C
10 7
7
10 A B ; S
10
U BE
S r 0 u BE
10
10 кОм
3
10
0.01
1 A B;
2
10
rBE
u
RB 1 RE rBE
RC RE rBE rCE S
uCE
u
RC RE rCE RB 1 RE rBE
Электроника

5.

Коэффициент усиления по напряжению, току и мощности
RC RE rCE
ku
RC RE rCE RB 1 RE rBE
iC
ki
iB
1
iB
u BE , iC Su BE , ki SrBE
rBE
k p ku ki ku
Электроника

6.

Влияние RE на коэффициент усиления.
Электроника
RE 0
RC rBE rCE S
RC rBE S
ku
, rCE RC RE ku
RC rCE RB rBE
RB rBE
rBE RB ku RC S
ku RC S
100
RE 0
RC RE rBE rCE S
RC RE rBE S
ku
RC RE rCE RB 1 RE rBE RB 1 RE rBE
RC RE rBE S
RB 1 RE ku
RE rBE
ku
200 104
500 100 104
10

7.

Электроника
Обратная связь по переменному току отсутствует. Схема с общим эмиттером.
1 CE RE
R1
C
I1
I2
uin
R2
RC
IC
IB
uout
IE
RE
СE
E
RC rBE rCE S
ku
RC rCE RB rBE
ki
Каскад с ОЭ усиливает и ток, и инвертированное напряжение.
Обычно работает как усилитель мощности.

8.

Электроника
Работа каскада с ОЭ на активную нагрузку
R1
RC
I1
C
IC
C
IB
E
I2
uin
RС RL RСL
RС RL
RС RL
IE
R2
RE
RL
СE
uout
RCL rBE rCE S
ku
RCL rCE RB rBE
RCL rCE , RB rBE
ku RCL S
iC
RB
iB
RC
uin
IE
RL
uout
ku
RC S для RC RL
ku
RL S для RC RL

9.

Электроника
Каскад с общим коллектором.
R1
C
I1
I2
uin
R2
uСE
IC
IB
E
IE
RE
uСE uout 0 uout uСE
uout
RC RE rCE
ku
, RC 0
RC RE rCE RB 1 RE rBE
ku
RE rCE
, rCE RE , 1 RE RB rBE
RE rCE RB 1 RE rBE
ku
1
1
ku 1 , ki ,
kp
Каскад с ОК усиливает ток, но не усиливает (повторяет) напряжение.

10.

Входные и выходные сопротивления каскадов с ОЭ и ОК
S r 0 u BE
Rin
rBE
1
u , iB
u BE
RB 1 RE rBE
rBE
u
u
, iB
iB
RB 1 RE rBE
Rin RB 1 RE rBE
ОЕ
ОК
Rin RB rBE
Rin 100Ом
Rin RE
1кОм
Rin 10кОм
RinОE RinОC
100кОм
Электроника

11.

Электроника
Rout uout iout
uout
RC RE rBE rCE S
u,
RC RE rCE RB 1 RE rBE
Rout
RC RE rBE rCE S
RC RE rCE RB 1 RE rBE
SrBE
RB 1 RE rBE
iout Su BE
SrBE
u
RB 1 RE rBE
RC RE rCE
RC RE rCE
RC RE rCE
Rout RC RE
ОЕ
Rout RC 1кОм
ОC
10 кОм
Rout RE 100Ом
RoutОE RoutОC или RoutОE
RoutОC
1 кОм

12.

Электроника
Каскад с общей базой (ОБ).
R1
СB I1
СE
RC
IC
IB
E
I2
IE
uin
R2
СC
RL
uout
RE
IB
IS
exp U BE U T
BN
I С I S exp U BE U T
1
I E I S 1
BN
exp U BE U T

13.

Малосигнальная эквивалентная схема
RB
rBE
IC
uin
RС
RL
uout
exp U BE 0 u BE U T 1 u BE U T exp U BE 0 U T
I
I u
iB S uBE exp U BE 0 U T = B 0 BE ,
U T
UT
uBE
iC
UT
U
0.025
iB rBE iB , rBE T
250 Ом
4
I B0
I B0
10
IS
uBE exp U BE 0 U T iB
UT
1 I
iE 1 S u BE exp U BE 0 U T = iC
UT
uout uCE iC
Электроника
RC RL
R R
iB RC , где RC C L
RC RL
RC R
iB RB rBE uin , ku uout uin RC
RB rBE ,
т.к. RB rBE
ku RC rBE SRC , ki iC iE 1 1 , k p ku ki SR SR
Каскад с ОБ усиливает напряжение, но не усиливает ток.

14.

Электроника
Входное и выходное сопротивление
Rin uin iB RB rBE 100Ом 1кОм
Rout uout iout uCE iC
RC RL
RC
RC RL
Схема с ОБ усиливает напряжение, мощность, но не усиливает ток.
Схема с ОЭ усиливает и ток, и напряжение, и мощность.
Схема с ОК усиливает ток и мощность, но не дает усиления по напряжению.

15.

Малосигнальная эквивалентная схема
Электроника

16.

Малосигнальная эквивалентная схема
Электроника