ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века 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 Рt <Рtmax 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:
|