Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
УМКД1 ЭиМЭ М2.1.doc
Скачиваний:
123
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
3.98 Mб
Скачать

3.7. Порядок расчета транзисторных усилителей

Последовательность расчета существенным образом зависит от исходных данных: частотного диапазона, характеристик предыдущего и последующего каскада и т.д.

Один из возможных вариантов порядка расчета усилителя у которого RЭшунтировано СЭ.

1.Выбираем транзистор по граничной частоте усиления, величине максимально допустимого напряжения на коллекторе.

2.Исходя из требуемого коэффициента усиления определяем RК, задаваясь RВХ.

3.Определяем параметры тока покоя.

4.Проверяем условие РКК.доп

5.Задаваясь UЭопределяем RЭ; или из RВХрасчитываем резисторы делителя R1, R2и проверяем условия стабильности.

6.Расчитываем развязывающие конденсаторы.

7.Расчитываем RЭи СЭ.

8.Оцениваем коэффициент частотных искажений на верхней частоте.

3.8. Эмиттерный повторитель

Эмиттерные повторители применяются в том случае, когда требуется высокое входное сопротивление и пониженное выходное сопротивление.

В эмиттерном повторителе используется включение транзистора в схеме с ОК (рис. 3.11). Эмиттерный повторитель не дает усиления по напряжению и не поворачивает фазу входного напряжения.

Входное сопротивление эмиттерного повторителя равно:

RBX=(+1)+rБ(+1), (3.8.1)

где =RЭRH.

Увеличение входного сопротивления за счет выбора большого RЭограничено необходимостью увеличения в этом случае UПдля поддержания заданного тока эмиттера.

Для повышения входного сопротивления применяют источник тока в эмиттерной цепи или составной транзистор. Однако и в том и в другом случае максимальное значение входного сопротивления ограничивается сопротивлением коллектора транзистора.

RВХmaxrK23 МОм.

На рис. 3.12 показан повторитель выполненный по схеме Дарлингтона. Составной транзистор собранный на транзисторах VT1и VT2имеет коэффициент усиления:

=12 , (3.8.2)

что позволяет получить высокое входное сопротивление при небольшом значении Rэ.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя равно:

RВЫХ=RЭ[rЭ+(1+)(RГ+rБ)]rЭ+. (3.8.3)

Коэффициент усиления напряжения эмиттерного повторителя меньше единицы и определяется соотношением:

KU=. (3.8.4)

С уменьшением сопротивления нагрузки КUуменьшается так как при этом становится меньше RЭ=RЭRН.

Коэффициент усиления по току:

Кi=, (3.8.5)

при RH<<RЭиRГ>>RBXKimax(1+).

3.9. Усилители постоянного тока

В усилителях постоянного тока (УПТ) применяется непосредственная связь между каскадами, поскольку связь через разделительные конденсаторы

и трансформаторы не обеспечивает передачи постоянной составляющей сигнала.

Непосредственная связь между каскадами широко применяется в интегральных схемах, в которых сложно изготовить конденсаторы требуемой емкости.

Основными проблемами при разработке УПТ являются согласование потенциалов в разных частях схемы и уменьшение дрейфа выходного напряжения или тока.

В усилительных каскадах с ОЭ напряжения базы и коллектора отличны от нуля, поэтому требуется согласовать потенциалы источника сигнала и нагрузки с потенциалами входа и выхода усилителя. Для этого применяют источники э.д.с., в качестве которых используют делители или стабилитроны, включенные последовательно с источниками сигнала и нагрузкой.(рис. 3.13).

Если один вывод источника сигнала (или нагрузки) должен быть заземлен, то применяется двуполярное питание.(рис. 3.14).

Абсолютный дрейф усилительного каскада выражают через изменение коллекторного тока:

IK=f(IK0,UБЭ,)=, (3.9.1)

IT=f(IK0,UБЭ,). (3.9.2)

где IT- температурный дрейфовый ток соответствующий S=1.

Часто используют на практике не абсолютный дрейф, aотносительный, т.е. дрейф пересчитанный ко входу, так как эту величину удобно сравнивать с входным сигналом и оценивать чувствительность усилителя.

Коэффициент усиления равен для УПТ:

KU=. (3.9.3)

Изменение коллекторного напряжения:

UK=IKRK=SIТRK. (3.9.4)

Приведенный ко входу температурный дрейф равен:

UBX=. (3.9.5)

Приведенный дрейф не зависит от коэффициента нестабильности и уменьшается с уменьшением RЭи RБ. Можно показать, что при (RЭ+RБ)0UВХUБЭ=Т, где1.6 мВ/град -относительное температурное изменение UЭБ,Т - диапазон рабочих температур. Следовательно чувствительность УПТ ограничивается температурной зависимостью UБЭ, так как низкоомные сопротивления обеспечивают малую рольIК0.

Для уменьшения температурного дрейфа УПТ применяют термокомпенсацию- включение специальных температурно зависимых элементов терморезисторов или диодов в ту ветвь схемы, сопротивление которой желательно уменьшить с ростом температуры. Терморезисторы и диоды имеют отрицательный температурный коэффициент. У диодов температурные изменения тока и напряжения такие же, как и транзисторов, поэтому они обеспечивают компенсацию дрейфа в широком диапазоне температур.

На рис. 3.15-3.16 показаны схемы каскадов с термокомпенсацией. С ростом температуры изменение сопротивления термокомпенсирующих элементов уменьшает потенциал базы и уменьшает дрейф коллекторного тока.

УПТ с модуляцией сигнала. Блок схема такого усилителя показана на рис. 3.17. Входной сигнал постоянного тока преобразуется с помощью модулятора М в пропорциональный ему сигнал переменного тока. Переменный немодулированный сигнал вырабатывается генератором Г. Модулированный переменный сигнал усиливается усилителем У, а затем снова преобразуется с помощью демодулятора Д в сигнал постоянного тока. Так как в усилителях переменного тока с емкостной или трансформаторной связью дрейф рабочей точки не передается от каскада к каскаду, то дрейф такого усилителя будет определяться дрейфом модулятора. Усилители с модуляцией входного сигнала М и последующей демодуляцией выходного сигнала называются усилителями типа М-ДМ.

Усилители типа М-ДМ имеют меньший дрейф. Недостатками их являются: верхняя частота усиливаемого сигнала ограничивается частотой генератора (не более 0,10,2 частоты генератора), большая сложность по сравнению с усилителями прямого усиления.