Определение типа транзистора для усилительного каскада

Усилитель соберем на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель).

В эмиттерном повторителе нагрузка сосредоточена в цепи эмиттера (рис. 3.).

Расчет тока протекающего через эмиттер:

Расчет напряжения подаваемого на коллектор:

= 2В

=

Расчет мощности рассеиваемой на коллекторе:

=

Рассчитаем входное и выходное сопротивление усилительного каскада.

Выбираем транзистор ГТ308А имеющий следующие параметры (см. табл. 1.):

Параметр	Обозначение	Значение
Максимально допустимый постоянный ток коллектора	Ik max, мА	0,05
Постоянное напряжение коллектор-эмиттер	Uкэ, В	20
Допустимая рассеиваемая мощность коллектора	Рк , Вт	0,15
Коэффициент передачи	h21, Ом	50…120
Коэффициент передачи	h11, Ом	500

Таб.1

Для каскада усиления обычно выбирают исходный режим, рекомендуемый в справочнике

Операционный усилитель

Свое название операционный усилитель (ОУ) получил вследствие того, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами. В настоящее время операционным называется усилитель с большим коэффициентом усиления, который охватывают цепью обратной связи, определяющей основные качественные показатели и характер выполняемых усилителем операций.

Условное обозначение ИМС ОУ приведено на рис.4.

Рис.4. Условное графическое обозначение интегральной микросхемы операционного усилителя

ИМС ОУ имеет два входных вывода: инвертирующий, обозначенный на рисунке кружком, и неинвертирующий. Сигнал на выходе ОУ инвертирован по отношению к сигналу, поданному на инвертирующий вход, и не инвертирован по отношению к сигналу, поданному на неинвертирующий вход.

Параметры операционного усилителя

Коэффициент усиления постоянного напряжения К – отношение выходного напряжения ИМС к дифференциальному входному напряжению, т.е. к разности потенциалов между входными выводами.

Входное сопротивление для дифференциального сигнала R_{вх дииф} – сопротивление между входами ИМС. Значение R_{вх дииф} лежит в широких пределах от килом до сотен мегаом. Входное сопротивление синфазному сигналу R_{вх сф} – сопротивление между одним из входов и “землей” при разомкнутом втором входе. Значение R_{вх сф} обычно превышает 100 Мом.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала К_ос.сф – отношение коэффициента усиления К дифференциального сигнала к коэффициенту усиления К_сф синфазного сигнала. Обычно значения К_ос.сф = 60÷80 дБ.

Входное напряжение смещения нуля U_см – дифференциальное напряжение, которое нужно приложить между входами ИМС, чтобы ее выходное напряжение в отсутствие входных сигналов стало равным нулю. Необходимость U_см обусловлена в основном разными напряжениями на эмиттерно-базовых переходах входных транзисторов. Значение U_см зависит от температуры и напряжения питания.

Выходное сопротивление R_вых определяется выходным каскадом и обычно составляет 100 – 500 Ом.

Скорость нарастания выходного напряжения υ = ΔU_вых /Δt измеряется при подаче ступенчатого напряжения на вход ИМС ОУ и коротком замыкании выхода на инвертирующий вход.

Выбираем операционный усилитель К544УД2:

U_выхм= ± 10 В

U_диф= ± 10 В

I_выхм= 5м А

R_нагрм= 2000 Ом

Проверка условия R_вх>>R_{н доп оу}:

24038 Ом >> 2000 Ом

Микросхема К544УД2 представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.

Электрическая схема ИС содержит входной дифференциальный каскад на полевых транзисторах с p-n переходом, промежуточный дифференциальный каскад на p-n-p транзисторах, однотактные согласующие повторители и выходной двухтактный повторитель напряжения. Частотная коррекция осуществляется внутренним интегрирующим конденсатором и резистором. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе при полной отрицательной обратной связи в повторителе напряжения.

Расчет линии обратной связи

R2 = R3

R2 + R3 ≈ 10R_{н доп оу}

R2 + R3 ≈ 20000 Ом

R2 = R3 = 10000 Ом

Расчет времязадающей цепи

t_и = 1,1 R1C1

R1 = 0,1R_{вх оу} = 100000 Ом

С1 = 0,01 / (1,1 * 100000) = 90,9 нФ

Выбор пассивных элементов из стандартных рядов.

R₁ – по ряду Е-24 = 100 кОм - МЛТ-0,125 100К

R₂, R₃ – по ряду Е-24 = 10 кОм - МЛТ-0,125 10К

С₁ – по ряду Е-24 = 91нФ - КД-91нФ

С₂ – по ряду Е-24 = 0,01мФ - КД-0,01мкФ

Рассчитаем коэффициент деления делителя.

 = (10000 - R2 + R3) / (R2 + R3)

 = (10000 - 10000 + 10000) / (20000) = 0.5

Рассчитаем длительность восстановления.

t_вос = R1*C1*ln(1+)

t_вос = 100000* 0.000000091*ln(1+0,5)= 3,69*10^-3

Диод – это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя внешними выводами, в котором используется о или иное свойство выпрямляющего перехода.