3. Усилитель переменного напряжения

Рисунок 5 ­ Схема усилителя переменного напряжения с генератором тока задаваемым резистором

Подаем на вход схемы напряжение входного источника переменного напряжения через .

Рисунок 6 – График входного и выходного напряжений усилителя переменного напряжения

На рисунке 6 проиллюстрирован анализ переходных процессов при усилении переменного сигнала.

Фактическое значение , статическая погрешность (постоянная составляющая) составляет 5В, что соответствует заданной РТ.

Внутреннее сопротивление транзистора:

Расчетное значение коэффициента усиления:

4. Задание рабочей точки путём формирования значения напряжения база-эмиттер .

Рисунок 7 – Схема усилителя напряжения с задание генератором напряжения

В данном случае требуемые значения U и I задаются не с помощью генератора фиксированного базового тока, а за счет задания напряжения, также обеспечивает необходимое значение см. рисунок 7. С помощью резистора и источника постоянного напряжения (установим подбором) зададим .

Рисунок 8 – График входного и выходного напряжений усилителя переменного напряжения

Результаты моделирование в режиме Transient Analysis для практически идентичны результатам моделирования для предыдущей схемы.

Исключив из схемы источник постоянного напряжения и заменив его резистивным делителем (R2 и R3), создающим на своем выходе напряжение, равное 623,7 мВ, получим схему, представленную на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схема усилителя переменного напряжения с генератором напряжения

Ток, проходящий через делитель, должен превышать базовый ток примерно в 50…100 раз, поэтому сопротивление двух последовательно включенных резисторов R_общ должно быть не более R_общ ≤ U_пит / (50…100) I_b.

5. Использование резистора в цепи эмиттера и определение нелинейных искажений графоаналитическим способом.

Преобразуем схему добавив в цепь эмиттера транзистора дополнительный резистор R4, зашунтированный конденсатором С2 (рисунок 10).

Рисунок 10 – Схема усилителя напряжения с RC-звеном в цепи эмиттера

При достаточно большой ёмкости конденсатора С2 на переменном токе его реактивное сопротивление мало, поэтому результирующее сопротивление также будет мало. В этом случае можно считать, что схема ведет себя с точки зрения усиления так же, как и в предыдущем случае с заземленным эмиттером, что подтверждается результатами моделирования (рисунок 11).

Рисунок 11 ­ Моделирование работы схемы в режиме Transient Analysis

Были выявлены заметные нелинейные искажения, проявляющиеся в несимметричности сигнала относительно его постоянного среднего значения. Уменьшая коэффициент усиления по напряжению, можно уменьшить уровень нелинейных искажений.

6. Коэффициент усиления при наличии резистора в цепи эмиттера

Исключим из схемы конденсатор С2 (рисунок 12).

Рисунок 12 – Схема усилителя напряжения с отрицательной обратной связью по току за счет резистора в цепи эмиттера

Тогда, учитывая последовательное соединение резистора R4 с внутренним сопротивлением эмиттера транзистора

Рисунок 13 – Результаты моделирования схемы усилителя напряжения с отрицательной обратной связью по току за счет резистора R4 в цепи эмиттера

Выходной сигнал имеет уровень постоянного напряжения 5 В, 60 Гц, переменную составляющую 0,4 В при фазовом сдвиге 180 градусов и меньших нелинейных искажениях.

Коэффициент усиления примерно соответствует расчётному значению.