Студопедия — Каскады предварительного усиления
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Каскады предварительного усиления






Каскады предварительного усиления усиливают слабые сигналы до уровня, необходимого для возбуждения выходного каскада. Они рабо­тают в режиме класса А, т. е. на линейном участке коллекторных ха­рактеристик транзистора.

Усилители с реостатно-емкостной связью характеризуются прос­тотой схемы, малым весом и габаритами, большой надежностью и хорошо стабилизируются по постоянному току. Они находят самое широ­кое применение. К недостаткам таких усилителей следует отнести от­сутствие согласования между входом последующего каскада и выходом предыдущего. Схема с общим эмиттером используется чаще всего, по­скольку она обеспечивает максимальное усиление. Сопротивление на­грузки каскада по переменному току задано (входное сопротивление последующего/каскада), поэтому максимум усиления по мощности является одновременно максимумом усиления по напряжению.


Простейшие схемы каскадов с реостатно-емкостной связью пред­ставлены на рис. 3.8. Эти схемы целесообразно применять для усилителей, работающих в малом интервале температур (10 –20°С). Для усилителей, предназначенных для работы в более широком интер­вале температур, следует использовать стабилизацию режима транзис­торов.

Рис. 3.8. способы подачи смещения в цепь база – эмиттер.

 


Наибольшее применение находит схема, приведенная на рис. 3.9, а.

Рис. 3.9. Эмиттерная стабилизация режимов транзистора

 

В двухкаскадных усилителях используются различные комбинации схем включения транзисторов. Если выходное сопротивление источ­ника сигнала и сопротивление нагрузки усилителя примерно равны между собой и их величины составляют несколько единиц или десятков килоомов, следует применять схемы каскадов с общим эмиттером; при малых сопротивлениях (меньше 100 ом) – схему с общим эмиттером или общей базой в первом каскаде и общим коллектором – во втором; при больших сопротивлениях (больше 100 ком) – схему с общим коллектором в первом каскаде и общим эмиттером во втором.

Если сопротивление нагрузки усилителя значительно превышает сопротивление источника сигнала, следует использовать двухкаскадную схему с общим эмиттером. При сопротивлении нагрузки усилите­ля меньшем, чем выходное сопротивление источника сигнала, рекомен­дуется двухкаскадная схема с общим эмиттером или комбинация схемы с общим эмиттером в первом каскаде и общим коллектором во втором.

Выбор режима транзисторов. Если напряжение источника питания не задано, то при его выборе необходимо учитывать следующее: при большем напряжении источника повышается коэффициент усиления каскада, поскольку имеется возможность увеличить сопротивление ре­зистора в цепи коллектора, однако снижается к. п. д. каскада. При большем напряжении источника питания можно увеличить сопротив­ление резистора в цепи эмиттера, улучшив тем самым стабилизацию режима транзистора. По возможности следует выбирать напряжение источника питания в пределах 6 – 12 в.

Выбирая режим транзистора, необходимо учитывать, что при умень­шении тока коллектора повышается к. п. д. каскада, но ухудшается температурная стабильность режима. Обычно из соображений эконо­мичности для каскадов предварительного усиления ток коллектора вы­бирают в пределах 1–2 ма. Исключение составляют предвыходные каскады, у которых ток коллектора может быть несколько больше. При токе коллектора 1 – 2 ма напряжение смещения база – эмиттер должно составлять 0,1 –0,5 в. Напряжение на коллекторе выбирается равным примерно половине напряжения источника питания. При снижении напряжения на коллекторе уменьшается усиление каскада. Уменьшение этого напряжения (иногда ниже 2 – 3 в) целесообразно в первых каскадах усилителей, работающих от источников слабых сигналов, поскольку при этом резко снижается уровень шумов транзисторов.

Выбор элементов каскада, собранного по схеме рис. 3.9, а, за­висит от предъявляемых требований. Если необходимо обеспечить температурную стабильность режима, ориентировочный выбор элемен­тов каскада производится следующим образом.

Сопротивление в цепи коллектор-эмиттер определяется по фор­муле

 

где Е – напряжение питания, в; U k0– напряжение на коллекторе, в; I к0 –ток коллектора, ма.

Эквивалентное сопротивление базового делителя

Здесь h 11 – входное сопротивление транзистора при короткозамкнутом выходе. При больших значе­ниях R б.э повышается входное сопротивление каскада, однако снижа­ется коэффициент усиления (при условии, что коэффициент нестабиль­ности остается неизменным). Иногда при больших R б.э не удается обес­печить заданную стабильность.

Сопротивление резистора в цепи эмиттера

 

где S h – коэффициент нестабильности каскада. Обычно для радиолю­бительских конструкций можно принимать S h равным 3 – 6. Сопротивление резистора в цепи коллектора

R к = R к.эR э.

Сопротивления резисторов базового делителя

Коэффициент усиления каскада по напряжению можно определить по формуле

где y 21Э= h21 / h 11, y 22Э = h 22 – (h 12 h 21)/ h 11 – параметры транзистора (выбираются по справочникам), у н–проводимость нагрузки каскада. Если нагрузкой является следующий каскад, то

Здесь R вх2 – входное сопротивление последующего каскада. Входное сопротивление данного каскада

Выходное сопротивление каскада можно принять равным сопротив­лению резистора в цепи коллектора R k.

Принимая допустимое снижение усиления каскада за счет раздели­тельного конденсатора С р на низшей частоте f н равным 10%, можно определить емкость этого конденсатора по формуле

где R bx– входное сопротивление последующего каскада, ом; R k– сопротивление резистора в цепи коллектора, ом.

Принимая допустимое снижение усиления на низшей частоте за счет конденсатора в цепи эмиттера равным 30%, определяют емкость конденсатора

,

Здесь fн низшая частота, гц; Rэ сопротивление резистора в цепи эмиттера, ом. Если выбрать большее значение емкости, частотные искажения уменьшатся.

Высшая частота рабочего диапазона определяется частотными свой­ствами транзистора. Для транзисторов П13 – П15 и П8 – П11 она обыч­но достигает нескольких десятков килогерц.

Пример. Выбрать элементы термостабильного каскада на тран­зисторе типа П15. Рабочий диапазон частот 100 –7000 гц. Напряже­ние питания 9 в. Сопротивление нагрузки каскада 500 ом. Принимаем Iк0 = 2 ма;Uк0 = 4 в; Sн = 3.

Параметры транзистора: у11э = 1000 мксим; у21э = 30 000 мксим; у22э = 25 мксим.

.

.

Принимаем Rб.э = 10 ком

 

Следовательно, при выбранных значениях Sн и Rб.э нельзя вы­полнить заданных требований. Если принять Rб.э = 3 ком, то Rэ = 1,5 ком и Rк = 1,5 ком. Можно снизить требования в отношении температурной стабильности, приняв Sн = 6. Тогда при Rб.э = 10 ком получим:

Rэ = 2 ком и Rк = 0,5 ком.

В этом варианте входное сопротивление каскада будет больше. Итак, принимаем Sн = 6, Rб.э = 10 ком. Далее определяем

 

 

Если принять Sh = 5 и Rб.э = 5 ком, коэффициент усиления воз­растет до 10, а входное сопротивление уменьшится до0,8 ком.

Для повышения температурной стабильности каскадов можно использовать терморезисторы. Последние обычно включают парал­лельно резистору Rб.2 (рис. 3.9, а). В этом случае коэффициент нестабильности Sh может быть меньше единицы и даже отрицатель­ным. При использовании терморезисторов можно увеличить экви­валентное сопротивление базового делителя Rб.э и сопротивление ре­зистора Ra, благодаря чему повышается к. п. д., входное сопротивле­ние и усиление каскада. Вместо терморезисторов можно исполь­зовать обратно смещенный полупроводниковый диод.

Усилители с трансформаторной связью применяются в предоконечных каскадах. Основным достоинством таких усилителей является воз­можность обеспечить согласование низкого входного сопротивления по­следующего каскада с высоким выходным сопротивлением транзистора, чем достигается получение максимального усиления по мощности. Недостатком усилителей с трансформаторной связью является увеличе­ние размеров и веса усилителя за счет трансформатора.

Предоконечные каскады с трансформаторной связью собираются по такой же схеме, как и выходные однотактные каскады. Величины сопротивлений и емкостей определяются так же, как и для усилителей с емкостной связью.

Усилители с непосредственной связью содержат меньше деталей, легко настраиваются, не нуждаются в подборе транзисторов и мало чувствительны к изменению напряжения питания. Они отличаются лучшей частотной характеристикой и малыми нелинейными искаже­ниями. В усилителях с непосредственной связью легко добиться высо­кой температурной стабильности.

Перечисленные выше преимущества усилителей с непосредствен­ной связью могут быть реализованы лишь при введении глубокой отри­цательной обратной связи по постоянному току, подаваемой с выхода усилителя на первый каскад. Температурная стабильность тем выше, чем больше общее усиление и чем глубже обратная связь по постоян­ному току.

На рис. 3.10, а приведена схема с двумя обратными связями с вы­хода на вход. Стабилизация производится передачей напряжения с ре­зистора R6 на базу первого транзистора и изменением напряжения эмит­тера первого каскада в зависимости от величины тока, протекающего

 

Рис. 3.10. Схемы усилительных каскадов с непосредст­венной связью: а – с двумя обратными связями; б – странзисторами раз­личной проводимости.

через резистор R5. В этом усилителе режим устанавливается резистором R6 в или R2. Поскольку R3 не зашунтирован конденсатором, в усилите­ле действует отрицательная обратная связь по переменному току, рез­ко уменьшающая искажения.

В схеме, приведенной на рис, 3.10, б, использованы транзисторы с различной проводимостью. Режим усилителя устанавливается под­бором сопротивления резистора R2.

 

 

 
.

 

 







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2467. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Тема 5. Анализ количественного и качественного состава персонала Персонал является одним из важнейших факторов в организации. Его состояние и эффективное использование прямо влияет на конечные результаты хозяйственной деятельности организации.

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...

Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...

Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия