Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Выходные характеристики транзистора. Рабочая точка и графический способ определения ее положения.




Наибольшее представление о протекающих в усилительном каскаде процессах дает анализ его работы, проведенный с помо­щью вольт-амперных характеристик усилительного прибора. Ос­новной характеристикой, используемой при этом анализе, явля­ется его выходная ВАХ, представляющая собой зависимость вы­ходного тока Iвых от выходного напряжения uвых. При построении графиков этих характеристик входное воздействие, представлен­ное в виде входного тока Iвх тока или напряжения uвх, выступает в качестве параметра, а сам транзистор рассматривается в широ­ком диапазоне изменений токов и напряжений как безынерцион­ная нелинейная цепь.

На рис. приведена выходная характеристика биполяр­ного транзистора, соответствующая наиболее частому его использованию в усилительных каскадах, когда в качестве выход­ного тока используется ток коллектора Iк, а в качестве выходного напряжения — разность потенциалов uк_э между коллектором и эмиттером. Ток базы Iб при построении этих характеристик высту­пает в роли параметра. Линиями 1 и 2 отмечены границы актив­ной (управляемой) области характеристик.

Работу УП в составе АЭЗ можно интерпретировать как процес управления протеканием тока IВЬ|Х в выходной цепи с помощь изменений входного тока Iвх или входного напряжения UBX. В процессе указанного управления значения токов напряжений в АЭЗ непрерывно изменяются. Точка плоскости выходных или других ВАХ усилительного прибора, связывающая текущие значения токов и напряжений в АЭЗ, называется рабоче точкой (РТ). Рабочая точка, соответствующая отсутствию сигналь ных воздействий, называется исходной рабочей точкой (ИРТ). В дальнейшем значения токов и напряжений, отвечающих ИРТ, буде отмечать дополнительным индексом «О». Так, значение коллекторного тока, соответствующее ИРТ, будем обозначать как Iк0, значение разности потенциалов между коллектором и эмиттером в этой точке — uк_э0.

Только при линейной (пропорциональной) зависимости значений ΔIВЬ|Х от ΔIВХ или ΔUВХ возможно неискаженное воспроизведение усиливаемо сигнала на выходе АЭЗ при его работе на линейную резистивную нагрузку. Косвенным признаком условий неискажающей работ УП в составе усилительного каскада является равномерное распределение графиков на координатной плоскости выходных ВАХ представленных на рис.Указанное услови выполняется лишь в ограниченной области значений токов и на пряжений. Область выходных ВАХ УП, где это условие выполняется с приемлемой для практики точностью, называется областью усиления. Протяженность этой области ограничена с одно стороны так называемой линией насыщения (линией 1), а с другой — линией отсечки (линией 2). При значениях тока коллектора, соответствующих областям ВАХ, лежащим левее линии / и ниже линии 2, не только нарушается пропорциональная (линейная) зависимость выходных сигнальных приращений от входных, но вообще прекращется управляющее воздействие входного сигнала на выходной ток.

Считается, что УП работает в режиме усиления, если в процессе усиления РТ не соприкасается с линиями насыщения и сечки. Первое из этих условий выполняется, если в процессе усилсния выходное напряжение на УП не опускается ниже, чем не­которое начальное значение Uнач.

Область возможных предельных значений выходного тока и напряжения ограничена необходимостью выполнения ряда усло­вий, вытекающих из требования обеспечения надежной и безо­пасной работы усилительного прибора в схеме. В качестве пара­метров, определяющих эти ограничения, выступают паспортные данные на транзистор о предельно допустимых значениях выход­ного тока Iвыхmах и выходного напряжения Uвыхmах, а также макси­мальной тепловой мощности ptmax, которую способен выделить (рассеять) транзистор.

При отсутствии сигнала (или малой его интенсивности, когда ΔIВЬ1Х «IВЬ1Х0) в коллекторно-эмиттерной структуре транзистора выделяется тепловая мощность Рt значение которой определяет­ся исходными значениями выходного тока IВЬ|х0 и выходной раз­ности потенциалов Uвых0:

Можно выделить область выходных ВАХ, в пределах которой значения выходного тока Iвых, выходного напряжения UВыХ на транзисторе и Рt тепловой мощности не выходят из допустимых пределов, т.е. выполняются условия Iвых < Iвыхmах, ивых < Uвыхmах и Рttmax На рис.границы этой области выделены штри­ховкой. В пределах области, границы которой выделены штрихов­кой, ни один из предельно допустимых значений параметров не превышается, поэтому эту область называют областью безопасной работы (ОБР). Следует отметить, что кратковременно превыше­ние мощности Рt допустимо, если время этого превышения суще­ственно меньше тепловой постоянной времени транзистора.

Значе­ние тока в этой цепи и распределение напряжения источника питания между нагрузкой и транзистором при данном значении входного тока /б0 или входного напряжения Uк_эо удобно опреде­лить по методу пересечения ВАХ элементов, входящих в указан­ную последовательную цепь. Построение графиков осуществляет­ся на плоскости выходных характеристик транзистора в соответ­ствии с соотношением

Uк_эо = Еп - Uн, где UH — падение напряжения на сопротивлении нагрузки.

При этом в качестве ВАХ транзистора используется характери­стика, соответствующая данному входному току Iб0.Это Соотношение указывает, что для определения местоположения ИРТ на плоскости выходной ВАХ транзистора по координате Uk0 необхо­димо выполнить следующие построения:

• на плоскости выходных ВАХ транзистора из точки с коорди­натой Еп построить ВАХ нагрузки с зеркальным ее отображением относительно оси токов (отсюда и второе название метода — ме­тод опрокинутой вольт-амперной характеристики);

• из семейства ВАХ транзистора выделить характеристику, со­ответствующую данному входному току Iб0;

• точка пересечения рассматриваемых ВАХ и «опрокинутой» ВАХ нагрузки определит как значение тока Iк0, так и распределе­ние разности потенциалов Еп между транзистором и нагрузкой.

Значе­ние тока в этой цепи и распределение напряжения источника питания между нагрузкой и транзистором при данном значении входного тока /б0 или входного напряжения Uк_эо удобно опреде­лить по методу пересечения ВАХ элементов, входящих в указан­ную последовательную цепь. Построение графиков осуществляет­ся на плоскости выходных характеристик транзистора в соответ­ствии с соотношением

Uк_эо = Еп - Uн, где UH — падение напряжения на сопротивлении нагрузки.При этом в качестве ВАХ транзистора используется характери­стика, соответствующая данному входному току Iб0.Это Соотношение указывает, что для определения местоположения ИРТ на плоскости выходной ВАХ транзистора по координате Uk0 необхо­димо выполнить следующие построения:

• на плоскости выходных ВАХ транзистора из точки с коорди­натой Еп построить ВАХ нагрузки с зеркальным ее отображением относительно оси токов (отсюда и второе название метода — ме­тод опрокинутой вольт-амперной характеристики);

• из семейства ВАХ транзистора выделить характеристику, со­ответствующую данному входному току Iб0;

• точка пересечения рассматриваемых ВАХ и «опрокинутой» ВАХ нагрузки определит как значение тока Iк0, так и распределе­ние разности потенциалов Еп между транзистором и нагрузкой.

Пример рассмотренных построений для схемы рис.

приве­ден на рис. 2

.

Построения соответствуют начальному базовому току Iб0 = 50 мкА. Они выполнены для случая, когда напряжение питания ЕП = 10 В, а в качестве нагрузки использован линейный двухполюсник с сопротивлением RH = 1 кОм. График ВАХ этой нпгрузки приведен на рис. 2.. Построения предполагают, что в схеме применен транзистор с коэффициентом усиления по току h21э=Iк0/Iб0 = 80.

Рассмотрим работу транзистора при появлении во входной (управляющей) цепи сигнальных изменений, представленных в виде тока ΔIб. Появление на входе сигнального тока ΔIб изменяет ход ВAX транзистора. В результате этого точка пересечения графиков ВАХ занимает новое положение, определяя сигнальные измене­ния ΔIки ΔUк-э коллекторного тока и разности потенциалов кол­лектор—эмиттер.

Часто двухполюсник нагрузки RH имеет нелинейный характер, например с ВАХ, отображенной на рис. 2.4, а.

Построения, на­правленные на определение положения ИРТ при нагрузке нели­нейного типа, отображены на рис. 2.4, б.. Построения осуществлены в соответ­ствии с методом опрокинутой нагрузочной характеристики и вы­текающим из него следующим правилом: для того чтобы с помо­щью графических построений определить положение ИРТ, необ­ходимо в соответствии с соотношением (*) на плоскости выходных характеристик усилительного прибора построить график ВАХ нагрузки, совместив начало его координат с точкой UK-э =Еп,Iк = 0и изменить направление оси напряжений этого графика на противоположное. Точка пересечения построенного таким обра­зом графика с графиком текущей выходной ВАХ усилительного прибора определит текущее положение РТ.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных