2.1.2. Порядок розрахунку підсилювача із загальним колектором

Схему підсилювача зображено на рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема електрична принципова підсилювача із загальним колектором.

1. Розрахувати ємністьвихідного розподілювальногоконденсатора.

Розподілювальнийконденсатор С3 призначений для виключення протікання в навантаження постійного струму. Цей конденсатор разом з опором навантаження є фільтром високих частот. Розрахунок конденсатора виконується згідно з наступним виразом:

С3.1/ (2f_вхR_н);

де fвх – вхідна частота, Rн – опір навантаження.

2. Розрахувати опір у ланцюзі емітера.

Напруга на емітері зазвичай вибирається як половина напругиживлення, що забезпечує підсиленнясигналу з мінімальними спотвореннями, таким чином напруга на колекторі визначаться згідно з виразом:

UЕ=0,5*Ежив;

тоді опір R_Е у ланцюзі колектора визначається як:

RЕ= R3 = UЕ/IЕ=0,5Ежив/IЕ;

Потужність Р3, що розсіюється на опорі R3 в емітерному ланцюзі транзистора визначаєтьсяяк:

Р₃ = (Iе) ^2*R3.

3. Розрахувати еквівалентнийопір навантаження за змінним струмом.

Еквівалентнийопір навантаження за змінним струмом визначається як паралельне ввімкнення емітерного резистора та опору навантаження

Rн.екв.еп= [R3*Rн/ (R3+Rн)];

4. Розрахувати вхідний опір схеми.

Вхідний опір визначаться за виразом:

Rвх.еп= Rн.екв.еп*(+1).

5. Розрахувати резистивнийподільник у ланцюзі бази транзистора на постійному струмі.

Подільник, що складається з резисторів R1 і R2 вибирають так, щоб підключення подільникапрактично не впливало на вхідний опір схеми. Розрахунок подільника виконуєтьсятаким чином.

Визначається потенціал бази за виразом:

Uб=d+Uе=d+0,5Ежив

де _d – статичний потенціал рn–переходу(для кременевих транзисторів _d=0,6....0,8В).

Визначається вхідний опір.

Вибираєтьсязначення опору R2 з урахуванням

R210*R_вх;

де Rвх – вхідний опір схеми згідно із завданням.

Розраховується струм подільника

Iп=Uб/R2.

Розраховується струм опоруR1

R1 = (Eжив- Uб)/Iп= (Eжив- Uб)/I_е.

Розраховується потужність резисторів подільника

Р₁ = (Iп) ^2*R1;

Р₂ = (Iп) ^2*R2.

6. Розрахувати еквівалентнийвхідний опір підсилювача за змінним струмом.

Розраховується провідність подільникана змінному струмі:

g12= (1/R1)+ (1/R2);

розраховується вхідна провідність:

Gвх= (1/Rвх);

розраховується еквівалентна вхідна провідність:

Gвх.екв=g12+Gвх;

розраховується еквівалентний вхідний опір:

Rвх.екв= (1/Gвх.екв);

7. Розрахувати ємністьвхідного конденсатора.

Розподілювальнийконденсатор С1 призначений для відділення постійної складової вхідного сигналу. Величина ємності конденсатора С1 визначається за формулою:

С1.1/(2fсигнRвх).

3. Исследование моделей усилителя с оэ и ок

В пакете моделирования LTSpice создать модель усилителе с ОЭ

Транзистор Q1 выбирается из библиотеки компонентов (F2)

Разместив транзистор на рабочей области установить его модель 2N3904 (ПКМ>>PickNewTransistor)

Для элемента voltage (V1) установить сигнал sine и задать параметры

DCoffset =0 –смещение

ACAmplitude=0.5 – амплитуда сигнала

Freq=500 – частота сигнала

Для элемента voltage (V2) задать постоянное напряжение 15V

Запустить программу на выполнение Run и задать параметры

Stop Time =0.03

Time to start saving data =0

Maximumtimestep =1u

График отобразить из точки OUTи положительного контакта V1

Добавив новую полосу графика

Вывести на нее ток базы и коллектора, для этого нужно нажать на добавленном графике ПКМ,выбрать пункт AddTraceи дальшеIb(Q1) Ic(Q1)

Просмотрев осциллограммы необходимо провести частотную характеристику усилителя с ОЭ. Для этого необходимо нажать ПКМ на строке .tran 0 0.03 0 1uпоявится окно симуляций выбрать в нем вторую вкладку ACAnalysisи установить значения

Также изменить источник сигнала следующим образом

Повторно запустить программу на моделирование и снять показания с точки Out.

Изменить схему усилителя с ОЭ на схему с ОК

Просмотреть осциллограммы усилительного каскада, а также произвести изменения для измерения частотных характеристик.

Контрольные вопросы

1. Назначение усилителя с ОЭ и ОК

2. Отличия ОЭ и ОК

3. Какие еще есть усилитель на биполярных транзисторах

Индивидуальные задания

Варіант завдання на розрахунково-графічну роботу визначається на основі 3-х останніх цифр залікової книжки студента таким чином:

1. Присвоїти кожній з останніх трьох цифр буквене позначення, остання – А, дргуа з кінця – В, третя з кінця, – С. (Наприклад, якщо останні цифри номеру залікової книжки 321, то відповідне буквене значення буде С = 3, В = 2, А = 1. Якщо одна з цифр дорівнює 0, то треба взяти замість неї наступну після четвертої цифру, яка не дорівнює 0. Наприклад, якщо номер залікової книжки закінчується на 28301, то три цифри для визначення варіанта будуть 382.

2. Згідно з таблицею Д 1 визначити початкові дані свого варіанта.

Таблиця Д1. Варіанти завдання на розрахунково – графічну роботу

№	Характеристичні параметри	Варіант
1	Вид схеми	А парне – ЗК А непарне – ЗЕ
2	Провідність транзистора	B парне – "pnp" B непарне – "npn"
3	Частота вхідного сигналу, fвх (Гц)	СВА*10
4	Опір навантаження, Rн (Ом)	В+А ( якщо отримане значення менше 8, використовувати варіант ВА)
5	Струм емітера транзистора в статичному режимі, Iе (мА)	АВ/10 ( якщо отримане значення менше 1, використовувати варіант (В+А)/10)
6	Напруга живлення, Ежив (В)	С+А (якщо отримане значення менше 9 використовувати С+В+А)
7	Напруга на емітері, В (для схеми з ЗЕ)	1+А/10
8	Попереднє значення коефіцієнта передачі струму бази транзистора	СВ ( якщо отримане значення менше 20, використовувати варіант BC)
9	Коефіцієнт підсилення за напругою, Кu (для схеми із ЗЕ)	(АВ)

Приклад формування варіанта наведено у таблиці ПЗ_3

Номер залікової книжки 78341, тоді букві С відповідає цифра 3, букві В – цифра 4, букві А – цифра 1. Дані варіанта відповідно до таблиці ПЗ_3будуть наступні:

Таблиця ПЗ_3. Приклад визначення варіанта завдання на розрахунково-графічну роботу

№	Характеристичні параметри	Варіант
1	Вид схеми	Схема з ЗЕ
2	Провідність транзистора	"pnp"
3	Частота вхідного сигналу (Гц)	3410 (СВА*10)
4	Опір навантаження (Ом)	41 (ВА)
5	Струм емітера транзистора в статичному режимі (мА)	1,4 (АВ/10)
6	Напруга живлення (В)	8 (С+В+А)
7	Напруга на емітері, В	1,1 (1+А/10)
8	Попереднє значення коефіцієнта передачі струму бази транзистора	34 (СВ)
9	Коефіцієнт підсилення за напругою Кu	14 (АВ)