Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8. Полупроводниковые реле на транзисторах с эмиттерной обратной связью: характеристики управления (вход-выход)
Схема усилителя приведена на рис. 8-11. Ток нагрузки iН, проходя по сопротивлению обратной связи RО.Э, создает на нем падение напряжения iHRО.Э≈uO.C, которое воздействует на вход усилителя совместно с сигналом управления еу, т. е. на вход усилителя подается сигнал, пропорциональный току нагрузки. Так как сопротивление обратной связи включено в цепи эмиттеров Т1 и Т2, а создаваемое на нем напряжение иО.С оказывается включенным последовательно с входным сигналом, ОС по току называют также эмиттерной, или последовательной.
Рис. 8-11. Усилитель с обратной связью по току (эмиттерной).
Обратная связь положительная. Действительно, согласно характеристикам на рис. 8-8,в при положительном приращении входного сигнала Δеу>0 транзистор Т1 несколько закрывается, а Т2 открывается и ток нагрузки iП возрастает; следовательно, возрастает и напряжение ОС, т. е. ΔuO.C>0. При Δеу<0 ток iH уменьшается и ΔuO.C<0, т. е. приращению сигнала управления еу одного знака соответствует такое же по знаку приращение сигнала uO.C (пропорционального току нагрузки), которое, добавляясь к входному сигналу, усиливает его действие.
Обратная связь изменит характеристики усилителя. Теперь к напряжению управления еу добавляется напряжение обратной связи ΔuO.C. Следовательно, с введением ОС те же токи базы и те же выходные параметры каждого из каскадов будут при сигналах управления еу, меньших на величину напряжения ΔuO.C положительные направления ΔuO.C и еу совпадают). Это значит, что каждая точка характеристик без ОС с введением ОС сместится параллельно оси абсцисс на отрезок, равный ΔuO.C. Через резистор обратной связи проходит сумма эмиттерных токов Т1 и Т2. Для простоты в токе, протекающем но сопротивлению RО.Э, будем учитывать только ток нагрузки, т. е. считать (iЭ1 + iЭ2) ≈ iЭ2 ≈ iК2 = iН. Такое упрощение допустимо при β1»1 и β1»1. Тогда: 1) пока транзистор Т2, находится в насыщении и ток
обычно ЕН » |UКЭ.Н2|), напряжение ОС uO.C≈UO.C≈ IнRo.э≈EнRo.э/(Rн+Ro.э) практически не меняется с изменением еу и характеристики на участке, соответствующем насыщению Т2 сместятся на величину UO.C=IнRo.э (рис. 8-11,6 и в); 2) с выходом Т2 из насыщения по мере его закрытия уменьшаются ток iH и напряжение uO.C и характеристики при ОС сближаются с характеристиками без ОС (рис. 8-11, участок характеристик от H2 до О2); 3) при отсечке Т2 ток iЭ2=0 и при принятых допущениях uO.C≈0. Следовательно, положение характеристик на участках, соответствующих отсечке Т2, с введением ОС практически не меняется. Как видно, ОС увеличивает крутизну характеристик на участке H2 - О2.
Чем больше сопротивление обратной связи Ro.э, тем больше напряжение UO.C ≈IнRo.э (глубже обратная связь), больше сдвиг характеристик па участке до отсечки Т2 и тем, следовательно, круче будут характеристики. При сопротивлении ОС, большем некоторого критического
крутизна меняет знак, характеристика становится S-образной, наступает релейный режим (рис. 8-11,в). Легко видеть, что с увеличением Ro.э сдвиг характеристик на участке до отсечки T2 увеличивается, релейная характеристика становится шире, напряжения еУП и |-еУ.ОТП| возрастают. При этом напряжение еСРАБ практически не меняется. Это объясняется тем, что срабатывание происходит с выходом транзистора Т2 на границу отсечки (О2), когда ток iЭ2=0 и напряжение uO.C близко к нулю.
Соотношение (8-36) определяет условие существования релейного режима. Из него, в частности, следует, что если Rу«rэб1 (т. е. управление осуществляется от источника напряжения), то Ro.э.кр=rэб1(Rк1+R1)/(β1β2Rк1). Если же сопротивление цепи управления Ry→∞ (источник тока), то осуществить релейный режим невозможно; из (8-36) для сохранения релейного режима необходимо выполнение условия:
т. е. усилитель с эмиттерной ОС хорошо согласуется с источником напряжения в качестве управляющего сигнала.
Для выходного контура (рис. 8-11,а) на границе насыщения Т2, пренебрегая напряжением UКЭ.Н2, можно записать Ек= IнRН+(Iн+Iб.н2)Ro.э. Отсюда с учетом того, что Iб.н2= Iн /β2, ток нагрузки в состоянии «включено» Iн и «выключено» IП0:
Определим критическое сопротивление ОС. Для усилителя без ОС (рис. 8-7) аналогично (8-30) получим коэффициент усиления тока
Для усилителя с ОС (рис. 8-11), приняв ΔiН≈ΔiЭ2 и Ro.э«(Rу+ rэб1) получим:
1) составляющая приращения тока базы Т1от тока нагрузки
и коэффициент передачи цепи ОС
2) коэффициент усиления тока усилителя, охваченного ОС,
или крутизна характеристики iн(еу)
где Δiу≈-Δеу/(Rу+ rэб1); коэффициент передачи
Как видно из (8-40) и (8-41), с ростом R0.э увеличивается коэффициент передачи (kO.Ck1) и возрастает крутизна kSO.C.При kSO.C k1=1, когда kSO.C = ∞, с учетом (8-41) критическое сопротивление ОС
При Ro.э>Ro.э.пр будет kO.Ck1>1 и согласно (8-40) kSO.C меняет знак, наступает релейный режим (рис. 8-1,в).
Отметим, что при прочих равных условиях за счет того, что во включенном состоянии (при насыщении Т2) ток нагрузки Iн проходит по сопротивлению обратной сияли, п реле с эмиттерной ОС потери будут больше, а гок нагрузки несколько меньше, чем в реле с коллекторной ОС. В выключенном состоянии (при отсечке T2) в реле с эмиттерной ОС ток нагрузки Iп0 равен обратному току Iк02 и будет меньше, чем в реле с коллекторной ОС, где добавляется еще ток обратной связи Iос. Можно показать , что если в реле с эмиттерной ОС может быть Ro.э«Rн, а в реле с коллекторной ОС Ro.к»Rн, то по основным показателям (напряжение и мощность переключения, кратность тока в нагрузке Iн/Iн0) схемы с эмиттерной и коллекторной ОС равноценны. В противном случае при Ry<RH предпочтение следует отдать схеме с эмиттерной ОС, а при Ry>Rн - схеме с коллекторной ОС.