Для облегчения освоения этой программы в Приложении 1 к пособию даны методические указания «Знакомство с программой
схемотехнического моделирования EWB v 5.12». <...> Выбор рабочей точки
Транзистор в целом является нелинейным элементом. <...> Поэтому для использования его в качестве линейного усилительного
элемента необходимо задать рабочую точку транзистора. <...> Рассмотрим на примере усилительного каскада по схеме с общим
эмиттером. <...> Снизу отсекаются характеристики, параметр которых - ток базы - соответствует нелинейному участку входных ВАХ характеристик транзистора. <...> Слева исключаются нелинейные участки переходной области,
в которой транзистор начинает входить в режим насыщения. <...> В обрисованной зоне ставится точка – рабочая точка транзистора. <...> В окрестности рабочей точки определяют все физические и
h-параметры транзистора, которые необходимы для расчетов
усилительного каскада на переменном токе. <...> Обобщенная эквивалентная схема
усилительного каскада на постоянном токе
5 <...> Обеспечение рабочей точки
В самом общем случае рабочую точку транзистора можно задать с помощью резисторов и источников э.д.с постоянного тока,
включенных в цепи электродов транзистора. <...> Эквивалентная схема такой цепи показана на рисунке 1.2. <...> RЭБ
Из выражения видно, что ток базы состоит из двух составляющих – тока базовой цепи входного контура и части тока кол6
лектора. γ б - коэффициент токораспределения базы, показывающий, какая часть тока коллектора ответвляется в базу. <...> Первое выражение применяют для каскада по схеме с общим
эмиттером, а второе – для схемы с общей базой. <...> Температурная стабильность рабочей точки
Рабочая точка транзистора меняется с температурой. <...> Из формулы S следует, что он зависит от коэффициента токораспределения базы γ б = RЭ /( RЭ + R Б ) . <...> Таким
образом, второе определение коэффициента температурной нестабильности будет:
S=
ΔI К
.
ΔI К 0
+
С
RГ
RК
R1
Т С
R2
R
R0
ЕГ
RЭ
СЭ
Рис. <...> Обеспечение рабочей точки транзистора
Относительное изменение <...>
Основы_схемотехники_Учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
К.С. Артемов, Н.Л. Солдатова
ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ
Учебное пособие
Ярославль 2005
1
Стр.1
УДК 621.375.4
ББК З 844
А 86
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2005 года
Рецензенты:
доктор физ.-мат- наук, ведущий сотрудник
ИМИ РАН А.В. Проказников;
Научно-производственная фирма по разработке
и внедрению технологий системной интеграции
Артемов, К.С., Солдатова, Н.Л.
Основы схемотехники: учеб. пособие / К.С. Артемов,
К 86
Н.Л. Солдатова; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2005.
215 с.
ISBN 5-8397-0388-5
Излагаются основы теории транзисторных усилительных
устройств от простейших каскадов до операционных
усилителей.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
5504 Телекоммуникация и будет полезно также
студентам специальности 013800 Радиофизика и электроника
(дисциплина «Основы схемотехники», блок ОПД),
очной и заочной форм обучения.
УДК 621.375.4
ББК З 844
© Ярославский
государственный
университет, 2005
ISBN 5-8397-0388-5
2
© К.С. Артемов,
Н.Л. Солдатова, 2005
Стр.2
Предисловие
Учебное пособие предполагает знание студентами физических
основ электроники, принципа действия и параметров диодов
и транзисторов.
Авторы рассматривают данное учебное пособие как дополнение
к учебной литературе по основам аналоговой электроники.
Мы не ставили цели охватить все разделы аналоговой схемотехники.
В книге достаточно подробно описаны лишь основные усилительные
каскады на одном-двух транзисторах. В заключительной
части представлено введение в теорию и практику операционных
усилителей. К каждой главе даются вопросы и задания для
самоконтроля. Отдельной частью выделены задачи, которые позволят
закрепить теоретические знания и дадут навыки построения
и расчета схем основных усилительных каскадов. В большинстве
задач приводятся решения, что существенно облегчит
освоение материала студентами, особенно при заочной форме
обучения.
В соответствии с программой дисциплины «Основы схемотехники»
такие вопросы, как оконечные усилительные каскады,
обратная связь в аналоговых электронных устройствах, не вошли
в данное пособие, но подробно изучаются в лабораторном практикуме.
В лабораторном практикуме широко применяется также
компьютерное моделирование в среде Electronics WORKBENCH.
Для облегчения освоения этой программы в Приложении 1 к пособию
даны методические указания «Знакомство с программой
схемотехнического моделирования EWB v 5.12».
3
Стр.3
Глава I. Усилительные каскады
на биполярных транзисторах
1.1. Статический режим усилительного каскада
1.1.1. Выбор рабочей точки
Транзистор в целом является нелинейным элементом. Поэтому
для использования его в качестве линейного усилительного
элемента необходимо задать рабочую точку транзистора. Рассмотрим
на примере усилительного каскада по схеме с общим
эмиттером. Все построения показаны на рисунке 1.1.
IКдоп
IК
0.7IКдоп
PКдоп
IБ5
I IБ3
Б4
IБ2> IБ1
IБ2
IБ1
IБ=0
0.5PКдоп
0.7UКдоп UКдоп UКЭ
Рис. 1.1.
Определение области усилительного режима по
выходным ВАХ транзистора
тимыми значениями тока коллектора КдопI
тор – эмиттер КЭдопU
лекторе КдопP
4
Область усилительного режима ограничена предельно допус,
напряжения коллеки
допустимой мощностью рассеяния на кол(даются
в справочниках по транзисторам). Для
Стр.4
большей надежности рабочую область иногда еще больше ограничивают
уровнями 0.7 КдопI
, 0.7 КЭдопU
и 0.5 КдопP . Снизу отсекаются
характеристики, параметр которых - ток базы - соответствует
нелинейному участку входных ВАХ характеристик транзистора.
Слева исключаются нелинейные участки переходной области,
в которой транзистор начинает входить в режим насыщения.
В обрисованной зоне ставится точка – рабочая точка транзистора.
Выбор местоположения точки зависит от назначения усилительного
каскада (рассмотрим позже). Пусть это будет точка А.
Поставив рабочую точку, мы можем определить все ее координаты:
I
U ;
;
КА КЭА БАI
соотношения между токами и между напряжениями транзистора,
вычислить все недостающие параметры рабочей точки -
. По входным ВАХ можно найти БЭАU , а зная
.
IЭА КБАU,
В окрестности рабочей точки определяют все физические и
h-параметры транзистора, которые необходимы для расчетов
усилительного каскада на переменном токе.
UКБ
IБ rБ
Б
RБ
EБ
−
+
Б’
UБЭ UЭБ’
Э
IЭ
EЭ
−
+
RЭ
+
−
Рис. 1.2.
Обобщенная эквивалентная схема
усилительного каскада на постоянном токе
EК
βIБ
I*
IК
К0
UКЭ
RК
−
+
К
5
Стр.5