4. Выходной делитель напряжения

Сопротивление делителя напряжения R₅ (рис.1) выбирается, по крайней мере, в 4...5 раз меньшее, чем R_H. Этим обеспечивается почти линейная зависимость напряжения U_н от перемещения движка делителя.

5. Усилитель мощности

1. Простейший усилитель мощности может быть собран на двух транзисторах с разным чередованием переходов – комплементарный эмиттерный повторитель. Он работает в режиме В - рис.4.1.

Мощность, выделяющаяся на коллекторе транзистора не превышает

Величины:

(19)

где U_s= U_s1- U_s2-напряжение питания; -эквивалентное сопротивление нагрузки. Оно определяется из соотношения

(20)

Наибольшее напряжение на коллекторе транзистора:

U_{кэ.макс}= U_s= U_Gm (21)

Наибольшее значение токов коллектора и базы транзистора:

I_К.макс= (22)

I_Б.макс= (23)

При выборе транзисторов должны соблюдаться условия:

Р_к.макс≥К_з·Рк_.макс (24)

U_{кэ.макс}≥К_зU_{кэ.макс} (25)

I_к.макс≥К_зI_к.макс (26)

F_G.макс≤f_h21.к / К_з (27)

где Р_к.макс, U_{кэ.макс}, I_к.макс - предельно допустимые значения мощности, напряжения и тока коллектора (паспортные параметры выбранного транзистора);, f_h21.к - предельная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим коллектором, которая вычисляется по формуле

f_h21.к≈ f_h21.э= (28)

f_h21б-предельная частота передачи тока транзистора (паспортный параметр,

например, для транзистора КТ315 это значение составляет 30 МГц);

К_З- коэффициент запаса, который следует принимать в пределах 1.3...1.5.

Ток базы транзисторов, являющийся током нагрузки операционного усилителя, не должен превышать предельно допустимого значения для выбранного типа ОУ (с существенным запасом – таблица 1П.).

2. Схема эмиттерного повторителя-усилителя мощности - рис.4.2.

Благодаря действию ООС напряжения на эмиттере транзистора VТ1 в режиме покоя равно нулю ( U_э.Q=0), следовательно

U_кэ.Q= U_s1 (29)

Динамическая нагрузка ( ) определяется параллельно включенными сопротивлениями и , т.е.

(30)

причем определяется по формуле (20).

Линия динамической нагрузки показана на рис.5, откуда видно, что амплитуда генерируемого напряжения (U_Gm) не может превышать величины

U_кэm.max= (31)

I_{к }

Q I_бQ

I_кQ

0 U_кэ.Q

u_кэ

U_кэm.max

U_кэ.мах

T

Рис.5. Линия динамической нагрузки эмиттерного повторителя

Отсюда, принимая

U_кэm.max=(1.2…1.5)U_Gm

Зная, что

I_к.Q=

нетрудно найти сопротивление R_э:

Транзистор выбирается по мощности

Р_к.Q=U_кэ.QI_кQ

и напряжению

U_кэ.max=U_s1U_Gm ,

а также по току коллектора ( I_К.max) и предельной частоте (f_h21.э), причем должны удовлетворяться условия (24) - (27) и обеспечиваться примерно полуторактный запас по предельным параметрам.

Наибольший ток базы транзистора

не должен превышать максимально допустимый ток нагрузки ОУ - (обычно 2...5 мА).

3. Схема эмиттерного повторителя с генератором стабильного тока (ГСТ) - рис.4.3.

Генератор стабильного тока (ГСТ) собирается на транзисторе VT2, резисторах R₆, R₇ и стабилитроне VD1. Ток в цепи коллектора этого транзистора (ток ГСТ):

(32)

Где U_Z – напряжение стабилизации стабилитрона. Этот ток должен быть больше, чем амплитуда тока, ответвляющегося в нагрузку - формула (20):

(33)

Приняв примерно полуторактный запас,по формулам (32) и (33) можно определить R₆.При этом напряжение стабилизации стабилитрона (U_Z) выбирается так, чтобы во время отрицательной полуволны, когда ω_G(t) =- U_Gm, напряжение на коллекторе VT2 остается выше, чем на эмиттере, т.е. чтобы удовлетворялось условие:

U_кэ.2=U_к2-U_э2>U_к2.min = 1…2 В.

Зная амплитуду U_Gm = В, и задавшись напряжением U_э2 , можно определить U_б2 = U_э2+U_бэ ,а затем вычислить U_z= U_б2 - U_s2.

Например, при U_Gm= 5 B и U_s2 =-15 В можно принять U_э2 =- 7 В, найти U_б2= -6.5 В,а затем определить U_z= -6.5-(-15)= 8.5 В.

Для этого случая подходит стабилитрон КС175Ж, у которого U_z = 7.1...7.9 В

Транзисторы VT1 и VT2 выбирают по мощности, выделяющейся на коллекторе:

Р_к1 = U_кэ1Q·I_к1Q = U_s1·I_гст ;

Р_к2 = U_кэ.2.Q·I_к.2.Q = |U_э2|·I_гст ;

Наибольшему напряжению:

U_кэ1max = U_s+U_Gm ;

U_кэ2max = |U_э2|+U_Gm;

(при обрыве цепи базы это напряжение увеличивается до U_кэ.1.max),

а также по току коллектора и предельной частоте. Должен быть обеспечен примерно полуторактный запас по предельным параметрам (см.формулы (24) - (27)

Наибольший ток базы транзистора VTI:

не должен превышать максимально допустимый ток нагрузки ОУ (обычно 2..5 мА для ОУ разных типов) .

13