Каскады предварительного усиления

КПУ включаются на входе УЗЧ и на вход поступают сигналы малого уровня, поэтому КПУ работают в режиме малого сигнала, при котором нелинейными свойствами усилительных приборов можно пренебречь.

Схема КПУ:

Различают режимы работы каскада по постоянному и переменному току.

При анализе по постоянному току, принимают:

,

По переменному току:

, , , ,

Назначение элементов в схеме:

, (разделительные конденсаторы) исключают влияние постоянных напряжений источника сигнала и нагрузки на рабочий режим каскада по постоянному току.

, , – обеспечивают эмиттерную стабилизацию рабочей точки транзистора.

– обеспечивает подачу напряжения питания на коллектор транзистора; обеспечивает преобразование переменного комплексного тока в переменное напряжение на коллекторе.

– моделирует нагрузку каскада.

КПУ работают в режиме малого сигнала, т.е. напряжение не превышает нескольких мВ, следовательно можно считать, что транзистор работает в линейном режиме.

Для анализа работы КПУ используется линейная модель транзистора.

Малосигнальная модель биполярного транзистора по Джиаколетто.

Эквивалентная схема имеет следующий вид:

– крутизна транзистора

– моделирует объемное сопротивление базы – сопротивление материала полупроводника, из которого изготовлено

– моделирует дифференциальное сопротивление перехода Б – Э

– моделирует диффузионную емкость эммитерного перехода

– моделирует барьерную емкость коллекторного перехода

Управляемый ИГ – I моделирует усилительные свойства транзистора.

Проводимость моделирует выходную проводимость транзистора.

Параметры элементов модели Джиаколетто определяются исходя из справочных данных и исходя из режима транзистора по постоянному току.

1. определяется сопротивление

– дифференциальное сопротивление эммитера

– температурный потенциал

– ток коллектора в рабочей точке

=>

2. определяется

– коэффициент передачи по току в схеме с общим эммитером.

3. емкость коллектора

– емкость коллектора при нулевом смещении.

– контрольная разность потенциалов:

Si:

Ge:

– зависит от технологии изготовления полупроводниковых переходов.

(у сплавных близко к 2, у диффузных ближе к 3)

4. Диффузионная емкость определяется через предельную частоту усиления транзистора

В справочниках приводится или – частота единичного усиления

– коэффициент передачи на постоянном токе.

5. Выходное сопротивление транзистора определяется по выходным характеристикам:

Если выходных характеристик нет, то используется следующее свойство:

Если в режиме насыщения провести касательные, то они сойдутся в одной точке – напряжение Эрли:

Si:

Ge:

6. сопротивление

– постоянная цепи ОС.

В этой схеме за счет создается ООС.

– коэффициент усиления по напряжению

АЧХ усилителя:

СЧ: не зависит от .

Эквивалентная схема каскада по переменному току имеет следующий вид:

При составлении схемы сделаны следующие допущения:

1. и – перенесли к следующему каскаду.

2. по переменному току источник постоянного ЭДС представляет собой КЗ

=>