Динамический режим работы БПТ. Динамическая характеристика

Дата: 2013-02-09 | Рубрика: Электроника | Комментариев: нет

эквивалентный генератор

Динамическим называется режим, при котором изменение входных электрических величин вызывает изменение всех остальных величин усилительного элемента (БПТ). Для реализации динамического режима необходимо в цепь выходного тока включить сопротивление R≠0, тогда при изменении Uвх и Iвх будет изменятся Iвых, Uвых.

эквивалентный генератор

 

Очевидно, чтобы была возможность варьировать изменения в цепь выходного электрода нужно включить источник питания постоянного тока, предназначенный для обеспечения Iвых0≠0.

возможность варьировать изменения в цепь

Второй закон Кирхгофа для выходной цепи:

Второй закон Кирхгофа для выходной цепи

Транзистор – элемент явно нелинейный на всей плоскости.

Транзистор

БПТ неуправляемесли IБ=0, то БПТ не управляем (это режим отсечки)

Для определения ИРТ используем свойство последовательного соединения. Достроим ВАХ для RK в системе координат выходных ВАХ БПТ.

координаты выходных ВАХ БПТ

 

При UКЭ0К получаем I′=0, а при UКЭ0=0 получаем I″=EK/RK.

С другой стороны ВАХ RK – это нагрузочная прямая транзистора. ИРТ лежит на отрезке CD.

Выберем IБ=const, тогда ИРТ определяется как точка пересечения нагрузочной прямой с той характеристикой, которая соответствует IБ.

Max(ИРТ) – C; min(ИРТ) – D.

На интервале [C,D] может изменяться рабочая точка, а нагрузочная прямая на нем называется динамической характеристикой. Начиная с некоторого значения IБ рабочая точка остается в одном месте, а IК перестает управлять. UКЭн, соответствующее максимальному положению рабочей точки напряжением насыщения (соответственно – ток насыщения).

В нижней части динамической характеристики одинаковое приращение IБ вызывает равное приращение IК. Аналогично и вблизи верхней точки – С. Тогда на границах масштаб нелинейный.

Построим проходную динамическую характеристику: зависимость IК от IБ (изображена слева от выходной). Она имеет линейный участок А'-В'. При использовании биполярного транзистора на этом участке управление выходным током т.е. током источника питания будет линейным. Именно этот участок проходной динамической характеристики пригоден при использовании транзистора для построения усилителя электрических сигналов. Важно правильно выбрать исходную рабочую точку (ИРТ), которая определяет режим работы транзистора по постоянному току. Выбор исходной рабочей точки должен удовлетворять 2 требованиям:

  1. IK0 должен быть выбран так (IБ0 – тоже), чтобы при максимально возможном приращении IБ относительно IБ0, вызываемом сигналом, изменение IК оставалось пропорциональным ему.
  2. ИРТ не должна выбираться слишком высоко, чтобы снизить потребление от источника питания.

ИРТ

При  изменении входного тока IБ  под действием источника  сигнал рабочая точка перемещается по динамической характеристике. Если  рабочая точка заходит  на нелинейные участки начинается искажение выходного сигнала.

Примечание: если есть резистор  RЭ в цепи эмиттера, то:

нагрузка БПТ

На формуле выше - нагрузка БПТ по постоянному току.

Если под действием источника сигнала появилась переменная составляющая ток базы Iб~, то появится и переменная составляющая тока коллектора Iк~=h21Iб~.  Тогда предыдущую часть цепи с полюсами «коллектор» - «эмиттер» можно рассматривать по отношению  к RK как эквивалентный генератор переменного тока. В нашем случае RK является также нагрузкой  транзистора по переменному току. Если потребитель не допускает протекания через него постоянного тока, то его подключают к эквивалентному генератору через разделительную емкость СР.

эквивалентный генератор

Очевидно, что теперь нагрузочная прямая по переменному току будет отличаться от нагрузочной прямой по постоянному (она будет наклонена более круто).


Оставить комментарий

  • Список наук

  • Образовательные статьи