Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы/Импеданс усилителя: различия между версиями
Valemak (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Импеданс усилителя<re...») |
Нет описания правки |
||
| (не показано 8 промежуточных версий 2 участников) | |||
| Строка 5: | Строка 5: | ||
=Импеданс усилителя<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-4/amplifier-impedances/ www.allaboutcircuits.com - Amplifier Impedances]</ref>= | =Импеданс усилителя<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-4/amplifier-impedances/ www.allaboutcircuits.com - Amplifier Impedances]</ref>= | ||
Входное сопротивление значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы (примеры приведены на рисунке 1 ниже). Это также зависит от смещения. Здесь не рассматривается тот усложняющий факт, что входной импеданс зависит от частоты переменного тока. Для усилительных каскадов с общим эмиттером и общим коллектором это сопротивление базы, умноженное на β. Сопротивление базы может быть как внутренним, так и внешним по отношению к | Входное [[сопротивление]] значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы (примеры приведены на [[#pic1|рисунке 1 ниже]]). Это также зависит от смещения. Здесь не рассматривается тот усложняющий факт, что [[входной импеданс]] зависит от частоты переменного тока. Для [[усилительных каскадов с общим эмиттером]] и общим коллектором это [[сопротивление базы]], умноженное на β. [[Сопротивление базы]] может быть как внутренним, так и внешним по отношению к [[транзистор]]у. | ||
Для усилителя с общим коллектором: | Для [[усилителя с общим коллектором]]: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| Строка 14: | Строка 14: | ||
|} | |} | ||
Для усилителя с общим эмиттером всё несколько сложнее. Нужно знать внутреннее сопротивление эмиттера | Для [[усилителя с общим эмиттером]] всё несколько сложнее. Нужно знать [[внутреннее сопротивление эмиттера]] r<sub>ЭЭ</sub>. Тогда получим: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| Строка 23: | Строка 23: | ||
r<sub>ЭЭ</sub> = 0,026 В / I<sub>Э</sub>m | r<sub>ЭЭ</sub> = 0,026 В / I<sub>Э</sub>m | ||
Таким образом, для схемы с общим эмиттером входное сопротивление равно: | Таким образом, для [[схемы с общим эмиттером]] входное сопротивление равно: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| Строка 30: | Строка 30: | ||
|} | |} | ||
Например, для конфигурации с общим эмиттером со смещением 1 мА при β = 100 входное сопротивление составляет: | Например, для [[конфигурации с общим эмиттером]] со смещением 1 мА при β = 100 входное сопротивление составляет: | ||
r<sub>ЭЭ</sub> = 26 мВ / 1 мА = 0,26 Ом | r<sub>ЭЭ</sub> = 26 мВ / 1 мА = 0,26 Ом | ||
R<sub>Вход</sub> = βr<sub>ЭЭ</sub> = 100 × 26 = 2600 Ом | R<sub>Вход</sub> = βr<sub>ЭЭ</sub> = 100 × 26 = 2600 Ом | ||
Если нужно более точное значение | Если нужно более точное значение R<sub>Вход</sub> для [[схемы с общим коллектором]], то нужно также учесть R<sub>Э</sub>: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| Строка 42: | Строка 42: | ||
|} | |} | ||
Вышеприведённое уравнение также применимо к конфигурации с общим эмиттером и эмиттерным резистором. | Вышеприведённое уравнение также применимо к [[конфигурации с общим эмиттером]] и [[эмиттерным резистором]]. | ||
Входное сопротивление для конфигурации с общей базой: | Входное сопротивление для [[конфигурации с общей базой]]: | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
| Строка 51: | Строка 51: | ||
|} | |} | ||
Высокий входной импеданс конфигурации с общим коллектором соответствует источникам сигнала с высоким импедансом. Пример такого источника – кристаллический или керамический микрофон. Схема с общей базой иногда используется в РЧ (радиочастотных) цепях для согласования с источником с низким импедансом, например, с подводом коаксиального кабеля 50 Ом. Для источников с умеренным импедансом хорошо подходит общий эмиттер. Пример – динамический микрофон. | Высокий входной импеданс [[конфигурации с общим коллектором]] соответствует источникам сигнала с высоким импедансом. Пример такого источника – кристаллический или [[керамический микрофон]]. [[Схема с общей базой]] иногда используется в РЧ (радиочастотных) цепях для согласования с источником с низким импедансом, например, с подводом коаксиального кабеля 50 Ом. Для источников с умеренным импедансом хорошо подходит общий эмиттер. Пример – [[динамический микрофон]]. | ||
Выходные сопротивления всех трёх основных конфигураций представлены на рисунке 1 ниже. Умеренный выходной импеданс конфигурации с общим эмиттером делает её часто используемой для самых разных целей. Низкое выходное сопротивление общего коллектора хорошо используется для согласования импеданса, например, для бестрансформаторного согласования с | Выходные сопротивления всех трёх основных конфигураций представлены [[#pic1|на рисунке 1 ниже]]. Умеренный выходной импеданс [[конфигурации с общим эмиттером]] делает её часто используемой для самых разных целей. Низкое выходное сопротивление общего коллектора хорошо используется для согласования импеданса, например, для бестрансформаторного согласования с [[динамик]]ом на 4 Ом. Похоже, что нет простых формул для расчёта выходных сопротивлений. Однако [[Ричард Виктор Джонс]] (''примечание переводчика: профессор прикладной физики Гарвардского университета и пионер в области [[полупроводник]]ов, на момент написания книги был ещё жив, но в 2019 году умер в возрасте 90 лет'') работает в этом направлении. | ||
Характеристики усилителя, адаптированные из Руководства по транзисторам GE, рисунок 1.21. | {| class="wikitable" id="pic1" style="margin:0 auto" | ||
|+'''Характеристики усилителя, адаптированные из Руководства по транзисторам GE, рисунок 1.21.''' | |||
|- | |- | ||
! Базовая схема !! Общий эмиттер !! Общий коллектор !! Общая база !! Каскод | ! Базовая схема !! Общий эмиттер !! Общий коллектор !! Общая база !! Каскод | ||
|- | |- | ||
| || [[File:III-04_13_1_1.png| | | || [[File:III-04_13_1_1.png|150px|center|alt=Характеристики усилительного каскада с общим эмиттером]] || [[File:III-04_13_1_2.png|150px|center|alt=Характеристики усилительного каскада с общим коллектором]] || [[File:III-04_13_1_3.png|150px|center|alt=Характеристики усилительного каскада с общей базой]] || [[File:III-04_13_1_4.png|150px|center|alt=Характеристики каскода]] | ||
|- | |- | ||
| '''Усиление по напряжению''' || высокое || меньше единицы || высокое (как у ОЭ) || высокое (как у ОБ) | | '''Усиление по напряжению''' || высокое || меньше единицы || высокое (как у ОЭ) || высокое (как у ОБ) | ||
| Строка 78: | Строка 77: | ||
== Итог == | == Итог == | ||
*См. | * [[#pic1|См. сравнительную таблицу выше]]. | ||
=См.также= | =См.также= | ||
=Внешние ссылки= | =Внешние ссылки= | ||
| Строка 88: | Строка 87: | ||
<references /> | <references /> | ||
{{Навигационная таблица/Электроника | {{Навигационная таблица/Портал/Электроника}} | ||
Текущая версия от 21:43, 22 мая 2023
Импеданс усилителя[1]
Входное сопротивление значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы (примеры приведены на рисунке 1 ниже). Это также зависит от смещения. Здесь не рассматривается тот усложняющий факт, что входной импеданс зависит от частоты переменного тока. Для усилительных каскадов с общим эмиттером и общим коллектором это сопротивление базы, умноженное на β. Сопротивление базы может быть как внутренним, так и внешним по отношению к транзистору.
Для усилителя с общим коллектором:
| RВход = βRЭмиттер |
Для усилителя с общим эмиттером всё несколько сложнее. Нужно знать внутреннее сопротивление эмиттера rЭЭ. Тогда получим:
| rЭЭ = KT / IЭm Где: K = 1.38 × 10-23 Ватт•сек/°C, постоянная Больцмана T ≅ 300, температура (в Кельвинах) IЭ = эмиттерный ток m = от 1 до 2 для кремния |
rЭЭ = 0,026 В / IЭm
Таким образом, для схемы с общим эмиттером входное сопротивление равно:
| RВход = βrЭЭ |
Например, для конфигурации с общим эмиттером со смещением 1 мА при β = 100 входное сопротивление составляет:
rЭЭ = 26 мВ / 1 мА = 0,26 Ом RВход = βrЭЭ = 100 × 26 = 2600 Ом
Если нужно более точное значение RВход для схемы с общим коллектором, то нужно также учесть RЭ:
| RВход = β (RЭ + rЭЭ) |
Вышеприведённое уравнение также применимо к конфигурации с общим эмиттером и эмиттерным резистором.
Входное сопротивление для конфигурации с общей базой:
| RВход = rЭЭ |
Высокий входной импеданс конфигурации с общим коллектором соответствует источникам сигнала с высоким импедансом. Пример такого источника – кристаллический или керамический микрофон. Схема с общей базой иногда используется в РЧ (радиочастотных) цепях для согласования с источником с низким импедансом, например, с подводом коаксиального кабеля 50 Ом. Для источников с умеренным импедансом хорошо подходит общий эмиттер. Пример – динамический микрофон.
Выходные сопротивления всех трёх основных конфигураций представлены на рисунке 1 ниже. Умеренный выходной импеданс конфигурации с общим эмиттером делает её часто используемой для самых разных целей. Низкое выходное сопротивление общего коллектора хорошо используется для согласования импеданса, например, для бестрансформаторного согласования с динамиком на 4 Ом. Похоже, что нет простых формул для расчёта выходных сопротивлений. Однако Ричард Виктор Джонс (примечание переводчика: профессор прикладной физики Гарвардского университета и пионер в области полупроводников, на момент написания книги был ещё жив, но в 2019 году умер в возрасте 90 лет) работает в этом направлении.
| Базовая схема | Общий эмиттер | Общий коллектор | Общая база | Каскод |
|---|---|---|---|---|
 |
 |
 |
 | |
| Усиление по напряжению | высокое | меньше единицы | высокое (как у ОЭ) | высокое (как у ОБ) |
| Усиление по току | высокое | высокое | меньше единицы | высокое (как у ОЭ) |
| Усиление по мощности | высокое | среднее | среднее | очень высокое |
| Инверсия фазы | да | нет | нет | да |
| Входное сопротивление | среднее ≈ 1 кОм | очень высокое ≈ 300 кОм | низкое ≈ 50 Ом | ≈ 1 кОм (как у ОЭ) |
| Выходное сопротивление | среднее ≈ 50 кОм | низкое ≈ 300 Ом | очень высокое ≈ 1 МОм | ≈ 1 МОм (как у ОБ) |
Итог
См.также
Внешние ссылки
