Розрахунок транзисторного підсилювача за схемою з загальним емітером
Сибірська державна автомобільно-дорожня академія
Кафедра АПП і Е
"РОЗРАХУНОК транзисторних підсилювачів
ПО СХЕМІ з загальним емітером "
з дисципліни: "Електротехніка"
Виконав: ст. гр. 31АП
Перевірив: Денисов В.П.
1. Основні поняття
2. Призначення елементів і принцип роботи підсилювального каскаду за схемою з ОЕ
3. Завдання на роботу
4. Порядок розрахунку транзисторного підсилювача за схемою з ОЕ
1. Основні поняття
Підсилювачі є одним з найпоширеніших електронних пристроїв, застосовуваних у системах автоматики і радіосхемах. Підсилювачі поділяються на підсилювачі попередні (підсилювачі напруги) і підсилювачі потужності. Попередні транзисторні підсилювачі, як і лампові, складаються з одного або декількох каскадів посилення. При цьому всі каскади підсилювача мають загальні властивості, відмінність між ними може бути тільки кількісне: різні струми, напруги, різні значення резисторів, конденсаторів і т. П.
Для каскадів попереднього підсилювача найбільш поширені резістівниесхеми (з реостатно-місткості). Залежно від способу подачі вхідного сигналу і отримання вихідного сигналу підсилювальні схеми одержали наступні назви:
1) із загальною базою ЗБ (рис. 1, а);
2) із загальним колектором ОК (емітерний повторювач) (рис. 1, б);
3) із загальним емітером - ОЕ (рис. 1, в).
2. Призначення елементів і принцип роботи підсилювального каскаду за схемою з ОЕ
Існує безліч варіантів виконання схеми підсилювального каскаду на транзисторі ОЕ. Це обумовлено головним чином особливостями завдання режиму спокою каскаду. Особливості каскадів і розглянемо на прикладі схеми малюнок 2, що отримала найбільше застосування при реалізації каскаду на дискретних компонентах.
Основними елементами схеми є джерело живлення
, керований елемент - транзистор
. Ці елементи утворюють головний ланцюг підсилювального каскаду, в якій за рахунок протікання керованого по ланцюгу бази колекторного струму створюється посилене змінну напругу на виході схеми. Інші елементи каскаду виконують допоміжну роль. конденсатори
,
є розділовими. конденсатор
виключає шунтування вхідного ланцюга каскаду ланцюгом джерела вхідного сигналу по постійному струму, що дозволяє, по-перше, виключити протікання постійного струму через джерело вхідного сигналу по ланцюгу
і, по-друге, забезпечити незалежність від внутрішнього опору цього джерела
напруги на базі
в режимі спокою. функція конденсатора
зводиться до пропускання в ланцюг навантаження змінної складової напруги і затримання постійної складової.
використовуються для завдання режиму спокою каскаду. Оскільки біполярний транзистор управляється струмом, струм спокою керованого елемента (в даному випадку струм
) Створюється завданням відповідної величини струму бази спокою
призначений для створення ланцюга протікання струму
забезпечує вихідна напруга на базі
щодо затиску "+" джерела живлення.
є елементом негативного зворотного зв'язку, призначеним для стабілізації режиму спокою каскаду при зміні температури. Температурна залежність параметрів режиму спокою обумовлюється залежністю колекторного струму спокою
від температури. Основними причинами такої залежності є зміни від температури початкового струму колектора
. Температурна нестабільність зазначених параметрів призводить до прямої залежності струму
від температури. При відсутності заходів по стабілізації струму
, його температурні зміни викликають зміну режиму спокою каскаду, що може привести, як буде показано далі, до режиму роботи каскаду в нелінійній області характеристик транзистора і спотворення форми кривої вихідного сигналу. Імовірність появи перекручувань підвищується зі збільшенням амплітуди вихідного сигналу.
Прояв негативного зворотного зв'язку і її стабілізуючого дії на струм
неважко показати безпосередньо на схемі рис. 2. Припустимо, що під впливом температури струм
збільшився. Це відбивається на збільшенні струму
і відповідно зниження напруги
зменшується, викликаючи зменшення струму
, чим створюється перешкода наметившемуся збільшення струму
. Іншими словами, стабілізуючу дію негативного зворотного зв'язку, створюваної резистором
, проявляється в тому, що температурні зміни параметрів режиму спокою передаються ланцюгом зворотного зв'язку в протифазі на вхід каскаду, перешкоджаючи тим самим зміни струму
, а, отже, і напруги
.
за змінним струмом, виключаючи тим самим прояв негативного зворотного зв'язку в каскаді з перемінним складовим. відсутність конденсатора
призвело б до зменшення коефіцієнтів підсилення схеми.
Назва схеми «із загальним емітером» означає, що висновок емітера транзистора по змінному струмі є загальним для вхідний і вихідний ланцюга каскаду.
Принцип дії каскаду ОЕ полягає в наступному. При наявності постійних складових струмів і напруг в схемі подача на вхід каскаду змінної напруги призводить до появи змінної складової струму бази транзистора, а, отже, змінної складової струму в вихідний ланцюга каскаду (в колекторному струмі транзистора). За рахунок падіння напруги на резисторі
створюється змінна складова напруги на колекторі, яка через конденсатор
передається на вихід каскаду - в ланцюг навантаження.
Розглянемо основні положення, на яких базується розрахунок елементів схеми каскаду, призначених для забезпечення необхідних параметрів режиму спокою (розрахунок по постійному струму).
Аналіз каскаду по постійному струму проводять графоаналітичним методом, заснованим на використанні графічних побудов і розрахункових співвідношень. Графічні побудови проводяться за допомогою вихідних (колекторних) характеристик транзистора (рис. 3, а). Зручність методу полягає в наочності знаходження зв'язку параметрів режиму спокою каскаду
амплітудними значеннями його змінних складових (вихідної напруги
), Які є вихідними при розрахунку каскаду.
На вихідних характеристиках рис. 3, а проводять так звану лінію навантаження каскаду по постійному струму
, представляє собою геометричні місця точок, координати
яких відповідають можливим значенням точки (режиму) спокою каскаду.
У зв'язку з цим побудова лінії навантаження каскаду по постійному струму зручно провести за двома точками, що характеризує режим холостого ходу (точка
) І режим спокою (точка
) Вихідний ланцюга каскаду (рис. 3, а). Для точки "а"
,
"
,
вибирають з умови роботи транзистора в режимі відсічення
напруга на колекторі, відповідне області нелінійних початкових ділянок вихідних характеристик транзистора. Визначивши координати точки
знаходимо значення струму бази
, відповідного режиму спокою, і визначаємо координати точки
на вхідний характеристиці (рис. 3, б).
При визначенні змінних складових вихідної напруги каскаду і колекторного струму транзистора використовують лінію навантаження каскаду по змінному струмі. При цьому необхідно врахувати, що за змінним струмом опір в ланцюзі емітера транзистора дорівнює нулю, так як резистор
, а до колекторної ланцюга підключається навантаження, оскільки опір конденсатора
по змінному струмі мало. Якщо до того ж врахувати, що опір джерела живлення
за змінним струмом також близько до нуля, то виявиться, що завдання визначення цих показників вирішується при розрахунку підсилювального каскаду по змінному струмі. Метод розрахунку заснований на заміні транзистора і всього каскаду його схемою заміщення по змінному струмі. Схема заміщення каскаду ОЕ приведена на рис. 4, де транзистор представлений його схемою заміщення у фізичних параметрах. Опір каскаду по змінному струмі визначається опорами резисторів
, включених паралельно, т. е.
. Опір навантаження каскаду по постійному струму
більше, ніж за змінним струмом
.
Оскільки при наявності вхідного сигналу напруга і струм транзистора являють собою суми постійних і змінних складових, лінія навантаження по змінному струмі проходить через точку спокою
(Рис. 3, а). Нахил лінії навантаження по змінному струмі буде більше, ніж за постійним струмом. Лінію навантаження по змінному струмі будують по відношенню збільшень напруги до струму:
.
3. Завдання на роботу
Розрахувати каскад транзисторного підсилювача напруги, принципова схема якого зображена на рис. 1, ст. Дані для розрахунку: