Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы/Импеданс усилителя: различия между версиями
Valemak (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
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 транзистору. | 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: | Для усилителя с общим коллектором: | ||
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 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. | 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. | ||
Строка 61: | Строка 61: | ||
! 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|150px|center | | || [[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) |
Версия от 17:59, 19 сентября 2021
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.
Характеристики усилителя, адаптированные из Руководства по транзисторам GE, рисунок 1.21.
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. сравнительную таблицу выше.
См.также
Внешние ссылки