Эмиттерный повторитель

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Июня 2010 в 18:26, Не определен

Описание работы

1. Введение.
2. Коэффициент передачи.
3. Входное сопротивление.
4. Выходное сопротивление.
5. Переходные процессы.
6. Блокировка повторителя.
7. Схемы сдвига уровня.
8. Список литературы.

Файлы: 1 файл

Реферат.docx

— 129.99 Кб (Скачать файл)

Министерство  образования и науки Российской Федерации

 

Новосибирский Государственный Технический                         университет. 

Кафедра общей электроники 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

на  тему эмиттерный повторитель. 
 
 
 
 
 
 
 

Факультет: МТ 

Группа: ТА-702 

Выполнил: Рыбин  Р.В. 

Преподаватель: Стернина С.Л 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск,2009г.

Содержание:

    1. Введение.
    2. Коэффициент передачи.
    3. Входное сопротивление.
    4. Выходное сопротивление.
    5. Переходные процессы.
    6. Блокировка повторителя.
    7. Схемы сдвига уровня.
    8. Список литературы.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Повторителями принято называть усилители с коэффициентом усиления, близким к единице, не меняющие полярность входного сигнала и обладающие повышенным входным и пониженным выходным сопротивлениями (по сравнению с простейшими усилительными каскадами).

Классическая схема эмиттерного повторителя показана на рис. 1.Легко заметить, что эмиттерный повторитель отличается от простейшего усилителя только тем, что выходное напряжение снимается не с коллектора, а с эмиттера и что в цепи коллектора отсутствует резистор RK.

Рис.1

Коэффициент передачи.

     Из  рис. 1 видно, что если Rr = 0 и U* = const, то входной сигнал полностью передается на выход: Uвых = Uвх и К = 1. С учетом сопротивлений Rг, rб и rэ получаем соотношение: , где и

Из этого соотношения легко найти величину Iэ, а затем выразить Uвых через Uвx. В результате коэффициент передачи повторителя запишется в следующем общем виде:

     При подключении внешнего нагрузочного сопротивления Rн (на рис. 1 показано штриховой линией) коэффициент передачи дополнительно уменьшается, поскольку сопротивление Rэ заменяется на Rэ || Rн.

Из уравнения видно, что коэффициент передачи повторителя положительный, т.е. повторитель не меняет полярности сигнала, или, в случае синусоидальных сигналов,  не меняет их фазы (при достаточно низких частотах). Несмотря на единичный коэффициент передачи напряжения, повторитель относится к классу усилителей, поскольку он усиливает ток. Это ясно из того, что между выходным (эмиттерным) и входным (базовым) токами существует хорошо известное соотношение: , где

Входное сопротивление.

     Входное сопротивление повторителя, изображенного на рис. 1, что и для простейшего усилителя. В общем случае . а в частном случае, когда сопротивлениями rэ и r6 можно пренебречь, . С учетом внешнего нагрузочного сопротивления входное сопротивление уменьшается.

В отличие от усилительного каскада сопротивление  Rэ, а вместе с ним и входное сопротивление повторителя, можно увеличивать, практически не изменяя коэффициента передачи. Однако с ростом Rэ необходимо увеличивать напряжение питания Еэ с тем, чтобы сохранить желательное значение тока покоя Поэтому такой путь повышения входного сопротивления ограничен. На практике для повышения RBX используют либо источник тока в эмиттерной цепи, либо составной транзистор.

Рис. 2   Повторители с повышенным входным сопротивлением   а — с нагрузкой в виде источника тока, б — с использованием пары Дарлингтона

На рис. 2, а показана схема повторителя, в которой резистор Rэ заменен на источник тока I0. Если источник тока идеальный (Rl = ∞), то согласно формуле получается Rвх = ∞. На самом же деле входное сопротивление имеет конечное значение, обусловленное сопротивлением коллекторного перехода (на рис. 2, а показано штриховой линией). До сих пор это сопротивление не учитывалось, так как в обычных усилителях его роль не существенна. Однако в данном случае, когда цепь эмиттера «оборвана» для переменных составляющих тока (поскольку ток эмиттера жестко задан), сопротивление rк является единственным элементом, через который может протекать входной ток. Следовательно, максимальное значение входного сопротивления повторителя любого другого усилителя) . При токе Iэ = 1 мА значения rк составляют 2-3 МОм. С уменьшением тока сопротивление rк возрастает, но предел ставится поверхностными утечками коллекторного перехода.

При конечном сопротивлении источника тока Rl входное сопротивление повторителя будет меньше rк. Его можно оценить как параллельное соединение величин rк и (β + 1)Rl

На рис 2,б показан повторитель, выполненный на паре Дарлингтона. Как известно, составному транзистору свойственны весьма большие значения коэффициента усиления: Поэтому согласно формуле в повторителе по схеме Дарлингтона легко получить большое входное сопротивление при сравнительно малом сопротивлении Rэ. Например, если = 2 кОм и β = 2000, то расчетное значение Rвх 2=4 МОм. Реальное значение Rвх, как и в предыдущей схеме, ограничено сопротивлением rк .

Выходное  сопротивление. 

     Выходное сопротивление повторителя можно найти из общего определения. Положим сначала Rн = ∞ (рис. 1), тогда где К коэффициент усиления. Затем положим = О, т.е. закоротим сопротивление Rэ Тогда . Деля напряжение холостого хода на ток короткого замыкания и подставляя значение К. Внешняя составляющая Rэ обычно мало существенна. Также мало существенна и составляющая ( 1 - а) rб по сравнению с rэ. Поэтому в реальных схемах повторителей можно пользоваться упрощенным выражением: . Как видим, в общем случае выходное сопротивление зависит от сопротивления источника входного сигнала. Однако при достаточно больших значениях (например, при использовании пары Дарлингтона) вторым слагаемым в формуле можно пренебречь. Тогда выходное сопротивление минимально и определяется только сопротивлением эмиттерного перехода:. Легко заметить, что отношение входного и выходного сопротивлений у повторителя несравненно больше, чем у простейшего усилительного каскада, у которого это отношение не превышает величины β + 1. Отношение максимального входного сопротивления к минимальному выходному составляет rк/rэ (обычно более 50000). Это отношение не зависит от рабочего тока, поскольку и rк, и rэ обратно пропорциональны току. В связи с большим различием входного и выходного сопротивлений повторитель широко используют в качестве буферного каскада — так называемого трансформатора сопротивлений. Эта функция повторителя проиллюстрирована на рис.3  

Рис 3. Повторитель в качестве буферного каскада

    В частности, используя буферные повторители, можно уменьшить сопротивление RГ на входе дифференциального усилителя и тем самым повысить его быстродействие. Буферные повторители находят также широкое применение в случае емкостной нагрузки (кабели, длинные провода, развитая сеть металлической разводки в ИС). На достаточно высоких частотах сопротивление такой нагрузки оказывается малым, и ее непосредственное подключение к высокоомному источнику сигнала приводит к снижению коэффициента передачи, как показано выше. Буферный повторитель позволяет улучшить передачу сигнала на высоких частотах и расширить полосу усиливаемых частот.

     Рис. 4. Эквивалентная схема повторителя

Переходные  процессы.

     Эквивалентная схема для анализа переходных процессов показана на      рис. 4. Формальный анализ этой схемы несложен, но приводит к громоздким и мало наглядным выражениям. Поэтому полезнее рассмотреть особенности переходного процесса и привести приближенные расчетные формулы. Пренебрежем сначала емкостями Ск и Сн и подадим   на   вход   ступенчатый сигнал UВХ. Поскольку в первый момент коллекторный ток не меняется (т.е. генератор тока бездействует), схема превращается в пассивную резисторную цепочку. Отсюда следует, что первое время после подачи сигнала усиление мощности отсутствует. Начальные значения токов и выходного напряжения имеют вид: ; . Соответственно начальный коэффициент передачи . В дальнейшем, под действием скачка Iэ(0), ток коллектора начинает возрастать. Приращения тока IК распределяются между эмиттерной и базовой цепями обратно пропорционально их сопротивлениям.

Если сопротивление источника сигнала достаточно мало (RT «Rэ), то приращения практически полностью идут в базовую цепь. При этом ток эмиттера, а значит, и выходное напряжение почти не меняются и остаются близкими к начальным значениям. Соответственно длительность фронта отсчитанная на уровнях 0,1-0,9 от установившегося значения, оказывается равной нулю, т.е. фронт формируется мгновенно. Что касается коллекторной и базовой цепей, то в них переходные процессы выражены достаточно ярко: ток коллектора возрастает от нуля до установившегося значения , а ток базы падает от начального значения Iэ до (1 - а)Iэ. Как видим, отношение токов IЭ Iб возрастает, т.е. через некоторое время повторитель начинает усиливать мощность. Поскольку эмиттерный ток остается почти постоянным, коллекторный и базовый токи меняются с постоянной времени а.

Информация о работе Эмиттерный повторитель