Двухкаскадный усилитель на биполярных транзисторах. Двухкаскадный транзисторный усилитель: схема, принцип работы и особенности

Основные элементы схемы:

• VT1, VT2 — биполярные транзисторы
• R1, R2 — резисторы в цепи базы для задания рабочей точки
• R3, R4 — коллекторные нагрузочные резисторы
• R5, R6 — эмиттерные резисторы для температурной стабилизации
• C1, C2, C3 — разделительные конденсаторы

Расчет коэффициента усиления двухкаскадного усилителя

Общий коэффициент усиления двухкаскадного усилителя можно рассчитать по формуле:

K = K1 * K2

Где:

• K — общий коэффициент усиления
• K1 — коэффициент усиления первого каскада
• K2 — коэффициент усиления второго каскада

Коэффициент усиления каждого каскада по напряжению определяется как:

K = Rk / Re

Где Rk — сопротивление в цепи коллектора, Re — сопротивление в цепи эмиттера.

Например, если K1 = 50, а K2 = 40, то общий коэффициент усиления составит:

K = 50 * 40 = 2000

Таким образом, двухкаскадный усилитель позволяет получить значительно более высокое усиление по сравнению с однокаскадным.

Преимущества двухкаскадного усилителя

Использование двухкаскадной схемы усиления дает ряд преимуществ:

• Более высокий коэффициент усиления
• Лучшая температурная стабильность
• Возможность оптимизации каждого каскада под свои задачи
• Снижение искажений сигнала
• Расширение полосы пропускания

За счет этого двухкаскадные усилители находят широкое применение в различных радиоэлектронных устройствах.

Особенности проектирования двухкаскадных усилителей

При разработке двухкаскадного усилителя нужно учитывать следующие моменты:

1. Правильно выбирать рабочие точки транзисторов для каждого каскада.
2. Обеспечивать согласование выходного сопротивления первого каскада и входного сопротивления второго.
3. Применять цепи температурной стабилизации режима работы.
4. Использовать разделительные конденсаторы достаточной емкости.
5. Учитывать возможность самовозбуждения и применять цепи коррекции.

Правильный расчет всех элементов схемы позволяет получить стабильно работающий усилитель с заданными характеристиками.

Применение двухкаскадных транзисторных усилителей

Двухкаскадные транзисторные усилители широко используются в различных областях электроники и радиотехники:

• Предварительные усилители звуковой частоты
• Усилители промежуточной частоты в радиоприемниках
• Видеоусилители в телевизионной технике
• Усилители сигналов датчиков в измерительных приборах
• Драйверы для управления мощными нагрузками

Их популярность обусловлена простотой схемотехники, невысокой стоимостью и хорошими характеристиками усиления.

Улучшение характеристик двухкаскадного усилителя

Для улучшения параметров двухкаскадного усилителя можно применить следующие методы:

1. Использование отрицательной обратной связи для стабилизации коэффициента усиления и снижения искажений.
2. Применение эмиттерной термокомпенсации для повышения температурной стабильности.
3. Оптимизация режимов работы транзисторов по постоянному току.
4. Использование высокочастотной коррекции для расширения полосы пропускания.
5. Применение каскодных схем включения транзисторов для улучшения частотных свойств.

Эти методы позволяют значительно улучшить основные характеристики усилителя, такие как коэффициент усиления, полоса пропускания, линейность и температурная стабильность.

Проблемы при проектировании двухкаскадных усилителей

При разработке двухкаскадных транзисторных усилителей инженеры могут столкнуться со следующими проблемами:

• Самовозбуждение усилителя на высоких частотах
• Температурная нестабильность режима работы
• Нелинейные искажения при больших уровнях сигнала
• Рассогласование импедансов между каскадами
• Недостаточная полоса пропускания

Как решаются эти проблемы в двухкаскадных усилителях? Рассмотрим основные методы:

1. Самовозбуждение предотвращается с помощью цепей частотной коррекции и экранирования.
2. Температурная стабилизация обеспечивается эмиттерной термокомпенсацией и отрицательной обратной связью.
3. Для снижения искажений применяют глубокую отрицательную обратную связь.
4. Согласование каскадов выполняется с помощью эмиттерных повторителей.
5. Расширение полосы пропускания достигается высокочастотной коррекцией.

Правильное применение этих методов позволяет создать надежно работающий двухкаскадный усилитель с хорошими характеристиками.

Лекция 11. Двухкаскадные усилители

В лекции 8 при анализе работы однокаскадных усилителей были вычислены коэффициенты усиления по напряжению К_U, по токуК_Iи по мощностиК_Р, которые для класса усиления А составили 100; 64,3 и 6430. Если требуется обеспечить более высокое усиление, надо применять несколько каскадов. Существуют схемы, в которых решается задача получения максимального усиления либо по напряжениюК_U, либо по токуК_I, либо по мощностиК_Р. Рассмотрим такие схемы на примере двухкаскадных усилителей.

11.1. Двухкаскадный усилитель оэ-оэ

Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по напряжению. Схема усилителя представлена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ

Каждый из каскадов выполнен по схеме термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер.

Особенностью работы схемы является то, что каждый каскад ОЭ изменяет фазу усиливаемого сигнала на 180⁰. Результирующий сдвиг фаз схемы равен 0⁰. Если не принять специальных мер, может возникнуть паразитная генерация («свист» или «рокот» в зависимости от ёмкости переходных конденсаторов С1 и С3) из-за положительной обратной связи через внутреннее сопротивление источника питания. Для устранения этого применяется ФНЧ (фильтр низких частот), который выполнен на элементахR_ф, С_ф. Фильтр включён в цепь питания между каскадами.

Коэффициент усиления схемы по напряжению равен произведению коэффициентов усиления каскадов

. (11.1)

Недостатком такой схемы является зависимость коэффициента усиления в области низких частот от величины ёмкости переходных конденсаторов и величины ёмкости конденсаторов в цепях эмиттеров транзисторов, как это было отмечено в лекции 10.

11.2. Двухкаскадный усилитель ок-оэ (схема Дарлингтона)

Двухкаскадный усилитель ОК-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по току. Эту схему называют также составной или супер-транзистор. Схема усилителя представлена на рис. 11.2.

Рис. 11.2. Двухкаскадный усилитель ОК-ОЭ

Транзистор VT1 включён по схеме ОК, следовательно, его коэффициент усиления по току составляет ₁+1. Его нагрузкой служит низкое входное сопротивление транзистора VT2, включённого по схеме ОЭ.

. (11.2)

Составные транзисторы могут быть сформированы в одном кристалле и выпускаются в одном корпусе (КТ827, КТ829). Их применяют для управления нагрузками, требующими большого тока (до 10 А).

11.3. Двухкаскадный усилитель оэ-об (каскодный усилитель)

Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОБ предназначен для получения наибольшего усиления по мощности. Чтобы пояснить принцип работы такого усилителя, рассмотрим схему на рис. 11.3.

Транзистор VT1, включённый по схеме ОЭ, работает в режиме короткого замыкания на выходе, так как входное сопротивление транзистора VT2, включённого по схеме ОБ, маленькое. Поэтому транзистор VT1 обладает максимальным коэффициентом усиления по току K_I  ₁.

Рис. 11.3. Схема, поясняющая принцип работы усилителя ОЭ-ОБ

Сопротивление нагрузки в цепи коллектора транзистора VT2 выбирают как можно больше, чтобы схема ОБ обладала большим коэффициентом усиления по напряжению K_U  200.

Практическая схема двухкаскадного усилителя ОЭ-ОБ представлена на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОБ (каскодный усилитель)

Особенность схемы заключается в том, что оба транзистора получают питание от одного источника. База транзистора VT2 для работы с общей базой заземлена по переменному току через конденсатор С_Ф.

Коэффициент усиления схемы по мощности равен произведению коэффициентов усиления каскадов

. (11.3)

Каскодный усилитель применяется для усиления сигналов высокой частоты (от единиц до сотен МГц).

Двухкаскадный транзисторный усилитель

Одним из основных элементов радиотехнических устройств является электронный усилитель. Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения амплитуды электрических сигналов без изменения их частоты и формы. Одним из основных параметров усилителя является коэффициент усиления по напряжению. Чаще всего усилитель состоит из нескольких элементарных усилителей каскадов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Содержание:

• Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью
• Схема и принцип работы усилителя мощности на транзисторах
• Многокаскадные усилители
• Двухкаскадный усилитель звуковой частоты
• Вы точно человек?
• Двухкаскадный транзисторный усилитель

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: MicroCap. Часть 3. Построение двухкаскадного предварительного усилителя.

Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью

Конструкция транзисторного усилителя НЧ низких частот предполагает наличие нескольких усилительных транзисторных каскадов минимум При этом есть один выходной последний в цепочке и один или несколько предварительных каскадов. Предварительные каскады обеспечивают увеличение напряжения звуковых частот до того уровня, который требуется для нормального функционирования выходного каскада. На нижеприведённом рисунке можно увидеть, как выглядит простейшая схема транзисторного усилителя с двумя каскадами.

Сами транзисторы подписаны на схеме V1 предварительный каскад и V2 выходной каскад. Обязательно наличие разделительного конденсатора — C2.

Нагрузка V1 осуществляется посредством резистора R2, а для V2 аналогичную роль выполняет B1 динамик. Смещение, с помощью которого можно регулировать силу сигнала, продуцируемого усилителем, регулируется резисторами R1 и R3. Питание этих двух элементов происходит от базового источника Uи. Такая схема обеспечивает следующий процесс работы: на входной канал разделительного конденсатора C1 пропускающего переменный, требующий усиления, сигнал и задерживающего постоянный сигнал коллекторной цепи происходит подача электрического сигнала.

Транзистор V1 усиливает сигнал и передаёт на нагрузочный резистор R2, далее — на выходной каскад через C2 разделительный конденсатор. Транзистор V2 вновь усиливает сигнал и подаёт его на динамик B1, где сигнал приобретает форму звука. Конденсатор в этой схеме должен оказывать ёмкостное сопротивление по силе в 4 раза меньшее, чем входное сопротивление транзистора. Это возможно только при использовании конденсаторов с большой ёмкостью.

Однако, в отдельных случаях это правило не соблюдается и в каскадах обоих типов применяются транзисторы с одинаково низкой мощностью.

Такая разновидность конструирования каскадов носит название двухтактного усилителя мощности. При рассмотрении схемы двухтактного усилителя можно отметить, что в нём фигурирует пара трансформаторов Т1, Т2 и пара транзисторов V1, V2. Т1 занимает межкаскадное положение, связывая предварительный каскад с входом устройства, а второй трансформатор является выходным. При этом использована схема включения транзисторов с общим эмиттером. Рабочий момент трансформаторного двухтактного усилителя обусловлен тем, что сигнал поступает с предварительного каскада к базам транзисторов так, что они значение напряжения у них всегда противофазное.

Функционируют транзисторы не вместе, а по очереди, посылая полуволны напряжений с противоположным значением. На трансформаторной обмотке происходит объединение этих токов для получения мощных электрических колебаний и более качественного звука.

Для сборки бестрансформаторного усилителя не нужны трансформаторы, но зато необходимы транзисторы с различной структурой: p-n-p и n-p-n. По ходу постоянного тока транзисторы имеют последовательное подключение.

Вместе с тем, коллектор транзистора V1 формирует напряжение с отрицательным значением, а коллектор транзистора V2 — с положительным. Динамик B1 в этой схеме соединяется с эмиттерными цепями транзисторов через конденсаторы.

Как результат для обоих транзисторов нагрузкой является динамик. Поочерёдность работы транзисторов в этой схеме в сравнении с трансформаторным вариантом обусловлена как раз неодинаковостью их структуры, что отметает необходимость подачи противофазных токов. Усилители с биполярными транзисторами формируют с использованием трёх схем подключения:. ОЭ — наиболее распространённый вариант подключения.

Характеристики транзисторов сильно изменяются при нахождении в различных температурных условиях. Это же касается и простых усилителей c ОЭ.

Поэтому обычно работа схемы корректируется при помощи эмиттерной и коллекторной стабилизации. Однако коллекторная стабилизация чревата снижением коэффициента усиления сигнала, а значит и КПД устройства. Спасти от этого может разделительный конденсатор, ликвидирующий отрицательную обратную связь по переменному току. Но всё же гораздо чаще применяется эмиттерная стабилизация. Гречишкин предложил чертёж печатной платы усилителя на биполярных транзисторах. Если увеличить мощность до 8 Ом, то мощность снится до 40 Ватт.

При замкнутом фоне напряжение по фону и шуму не превышает 1мВ. Предупреждение о возможной опасности при использовании электроприборов. Помните, что некоторые действия при отсутствии специального образования могут быть связаны с риском.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала.

Схема и принцип работы усилителя мощности на транзисторах

Непойму, как получается, что при 0,8 вольтах сигнал усиливается до 5 вольт? Как высчитать. То есть на самом деле транзистор усиливает ток но ток базы Iб связан с напряжением Uбэ см. В нашем случае на входе 0. Если необходимо высчитать напряжение на выходе при достаточно малом напряжении на входе то проще собрать эту схему реально или в какой нибудь программе например в microcap подать на вход это напряжение и посмотреть что на выходе но если всё таки необходимо рассчитать то можно заменить транзисторы их эквивалентными схемами замещения а источник G1 резистором с его внутренним сопротивлением но это достаточно сложная задача решить её эмпирически опытным путём гораздо проще хотя можно по приведенным выше формулам, законам Кирхгофа и закону ома приблизительно рассчитать но это не даст точного значения только приближённое.

Конструкция транзисторного усилителя НЧ (низких частот) предполагает наличие Рис Схема двухкаскадного транзисторного усилителя.

Многокаскадные усилители

В статье приводится схема двухкаскадного усилителя звуковой частоты, который построен на биполярных транзисторах. Он сконструирован для работы совместно с наушниками, а также может быть применен в несложных устройствах в роли предварительного усилителя. Двухкаскадная схема образовалась путем последовательного подключения 2-х усилителей. Схема первого каскада создает базовое усиление сигнала по напряжению, а схема второго каскада создает усиление по мощности. Малое выходное сопротивление 2-го каскада двухкаскадного усилителя, именуемый эмиттерным повторителем, разрешает подсоединить не только головные телефоны с большим сопротивлением, но и иные преобразователи акустического сигнала, к примеру, наушники. Не заработало что за плюсы выделение красным? Получать уведомления по электронной почте об ответе на свой комментарий. Отправить сообщение об ошибке. Похожие записи: Универсальный усилитель для электретного микрофона Антенный усилитель для телевизора.

Двухкаскадный усилитель звуковой частоты

В миниатюрных транзисторных радиопередающих устройствах нередко возникает необходимость получения большого значения коэффициента усиления низкочастотного сигнала, для чего требуется использовать два и более каскадов усиления. В этом случае применение многокаскадных микрофонных усилителей с емкостной связью, каждый из каскадов которых выполнен на основе рассмотренных схем, не всегда приводит к удовлетворительным результатам. Поэтому в миниатюрных радиопередающих устройствах широкое распространение получили схемотехнические решения микрофонных усилителей с непосредственной связью между каскадами. Такие усилители содержат меньше деталей, имеют меньшую энергоемкость, легко настраиваются и менее критичны к изменениям величины напряжения питания. Помимо этого усилители с непосредственной связью между каскадами имеют более равномерную полосу пропускания, а нелинейные искажения в них могут быть сведены к минимуму.

Транзистор VT1 усилителя включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT2 по схеме с общим коллектором.

Вы точно человек?

Автор: Паламарчук. Бюллетень Дата опубликования описания 12 У 1. Предложенный двухкаскадный транзисторный видеоусилитель отличается от известныхтем, что его линия задержки, включенная вэмиттерную цепь первого каскада усилителя,подсоединена к сопротивлению, включенномув эмиттерную цепь второго каскада. Это позволяет повысить надежность и уменьшитьгабариты видеоусилителя. Принципиальная схема усилителя представлена на чертеже,Видеоусилитель состоит из двух каскадовусиления на транзисторах 1 и 2 с общей коллекторной нагрузкой 3.

Двухкаскадный транзисторный усилитель

Любой усилитель содержит источник питания как правило, источник постоянного напряжения , управляемый нелинейный элемент, обладающий семейством вольтамперных характеристик транзистор, электронная лампа, операционный усилитель и нагрузочный элемент резистор, трансформатор и др. Усиление электрических сигналов осуществляется за счёт энергии источника питания, а собственно усилитель играет роль управляющего элемента, который регулирует энергию, поступающую от источника питания к нагрузке. При этом сам усилитель также потребляет от источника небольшое количество энергии. Для увеличения коэффициента усиления и улучшения характеристик усилителя используют многокаскадные усилители с трансформаторной, гальванической, или активно-ёмкостной связью между каскадами. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:. Для изменения коэффициента усиления, улучшения других характеристик в частности, уменьшения зависимости от температуры характеристик транзисторного усилителя или придания усилителю каких либо особых свойств используют обратные связи.

all-audio.pro4 — транзисторная схема генератора Колпитца (3). all-audio.pro4 3sta_all-audio.pro4 — двухкаскадный транзисторный усилитель (2, 3).

При последовательном соединении отдельных каскадов изменяются параметры каждого из них и всего усилителя в целом. При осуществлении многокаскадных усилителей иногда между двумя каскадами, собранными по схеме с общим эмиттером, включают каскад с общим коллектором, который имеет высокое входное и низкое выходное сопротивления. Такое мероприятие дает возможность увеличить сопротивление нагрузки для первого каскада и уменьшить сопротивление источника сигнала для второго каскада, собранных по схеме с общим эмиттером.

Они по существу являются повторением уже разобранной схемы транзисторного усилителя на рис. Только на них указаны данные деталей и введены три дополнительных элемента: R С3 и В1. Резистор R1— нагрузка источника колебаний звуковой частоты детекторного приемника или звукоснимателя ; С3 — конденсатор, блокирующий головку громкоговорителя по высшим звуковым частотам; В1 — выключатель питания. В первом варианте усилителя рис. В связи с этим полярность включения питающих их батарей разная: на коллекторы транзисторов первого варианта усилителя подается отрицательное, а на коллекторы транзисторов второго варианта — положительное напряжение. В остальном усилители совершенно одинаковые.

Усилитель НЧ — неотъемлемая часть любого современного радиоприемника, телевизора, магнитофона и многих других радиотехнических устройств. Без усилителей НЧ невозможны были бы громкий прием программ радиовещательных станций, звуковое сопровождение телевизионных передач, запись и воспроизведение звука.

В лекции 8 при анализе работы однокаскадных усилителей были вычислены коэффициенты усиления по напряжению К U , по току К I и по мощности К Р , которые для класса усиления А составили ; 64,3 и Если требуется обеспечить более высокое усиление, надо применять несколько каскадов. Существуют схемы, в которых решается задача получения максимального усиления либо по напряжению К U , либо по току К I , либо по мощности К Р. Рассмотрим такие схемы на примере двухкаскадных усилителей. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по напряжению. Схема усилителя представлена на рис. Каждый из каскадов выполнен по схеме термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер.

Принципиальная схема этого варианта усилителя, рассчитанного на работу в низкочастотном тракте радиовещательного приемника, показана на рисунке. Его чувствительность зависит от используемых транзисторов и составляет 20…25 мВ, выходная мощность — … мВт, что обеспечивает достаточно громкое звучание маломощной динамически головки прямого излучения. Напряжение смещения па его базу подается с коллектора через резистор R2, термостабилизирующий режим работы транзистора. Происходит это следующим образом.

Схема двухкаскадного усилителя BJT с прямой связью

Схема двухкаскадного усилителя BJT с прямой связью на рис. 13-17 воспроизведена с рис. 12-22 и модифицирована для включения компонентов обратной связи R _F1  и R _F2 . Другие схемы с прямой связью можно преобразовать в усилители с отрицательной обратной связью, следуя той же процедуре. Точно так же схемы BIFET, как двухкаскадные BJT-усилители с прямой связью, так и схемы с конденсаторной связью, могут быть спроектированы для обеспечения общей отрицательной обратной связи. Как всегда, лучше всего сначала разработать схему как усилитель без обратной связи, а затем определить значения компонентов обратной связи.

Обратите внимание, что в схеме, показанной на 13-17, нет разделительного конденсатора для цепи обратной связи. Это связано с тем, что отсутствие конденсатора может оказать незначительное влияние на условия постоянного тока в цепи, если резистор обратной связи R _F1 достаточно большой.

0004 . Это самая экономичная из всех двухкаскадных схем усилителя BJT, потому что она имеет наименьшее количество компонентов. Он может иметь такой же высокий коэффициент усиления по напряжению (разомкнутый и замкнутый контур), как и любая другая двухкаскадная схема. В качестве усилителя с отрицательной обратной связью его входное сопротивление обычно выше, чем у схемы BJT, использующей смещение делителя напряжения (R ₂ обычно больше, чем параллельное сопротивление резисторов делителя напряжения). Как всегда, компоненты обратной связи определяются после того, как схема рассчитана на максимально возможный коэффициент усиления по напряжению без обратной связи.

Нижняя частота среза для схемы на рис. 13-18(a) непредсказуема. Модификация, показанная на рис. 13-18(b), дает определенную низкую частоту 3 дБ (когда X _C4 = R _F2 ). В этом случае эмиттерный резистор R ₅ влияет на условия смещения по постоянному току в цепи, поэтому он должен быть заложен в схему с самого начала. Как и в других схемах, конденсатор связи цепи обратной связи может быть исключен (C _F1 на рис. 13-18). Постоянный ток через R _F1  должен рассчитываться таким образом, чтобы он существенно не влиял на условия смещения цепи.

Двухступенчатая схема BIFET с прямой связью и последовательной отрицательной обратной связью показана на рис. 13-19.

Коэффициент усиления по напряжению без обратной связи схемы BIFET обычно в 50–100 раз меньше, чем у двухкаскадного усилителя BJT. Следовательно, усилители BIFET с отрицательной обратной связью должны быть рассчитаны на относительно небольшой коэффициент усиления по напряжению с обратной связью, обычно максимум около 30. Единственное важное преимущество схем BIFET, очень высокий входной импеданс, в значительной степени не изменяется при отрицательной обратной связи. Процедура проектирования цепи обратной связи в схеме BIFET точно такая же, как уже обсуждалось.

Верхнюю предельную частоту любого из уже рассмотренных усилителей с отрицательной обратной связью по последовательному напряжению можно установить простым подключением конденсатора (C _S ) к резистору обратной связи R _{. F1} , как показано на рис. 13-19. Можно показать, что f ₂ возникает, когда X _CS  = R _F1 , при условии, что верхняя частота среза без C _S намного выше желаемой f ₂ значение. Поэтому для определения C _S

— двухкаскадный усилитель BJT

спросил 4 года 10 месяцев назад

Изменено 4 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 4к раз

\$\начало группы\$

all Я новичок в электронике, поэтому мой вопрос может быть немного двусмысленным.

Я разработал двухкаскадный усилитель на микросхемах 2N3904. общий коэффициент усиления по переменному току должен быть более 5000. подойдет ли эта схема? по моим расчетам должно работать.

что касается перепускных колпачков, я понятия не имею, как их рассчитать. любая помощь будет оценена.

• конденсатор
• усилитель
• бджт

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Каждый транзистор работает около 5 мА, таким образом, reac ( 1/gm) составляет около 5 Ом. Коллекторные резисторы имеют сопротивление 1 кОм, таким образом, максимальное усиление составляет 1000/5 = 200.

Общее максимальное усиление без учета Re первой ступени и нагрузки на 1-ю ступень по 2-й ступени и т. д. будет 200 * 200 = 40 000.

Теперь о реалиях. Конечная бета, предположим, 100, и низкое реактивное сопротивление 5 Ом говорят нам, что Rin составляет не более 5 * 100 = 500. Это игнорирует резисторы смещения. Усиление падает на (500 || 1000) / 1000 = 0,333x. Мы по-прежнему игнорируем дискретный Re1a в 3 Ом. Усиление теперь упало на 67% на каждом этапе, таким образом, общий выигрыш равен 40 000 * 1/3 * 1/3 = 40 000/9.= 4444x.

Теперь ненулевой Rsource и ненулевой Re1a включаются в ваш коэффициент усиления.

Между прочим, учитывая интермодуляционные перехваты 2-го и 3-го порядка для биполярного (при любом токе смещения, при условии, что он ненасыщенный), оба они близки к -10 дБв (+- несколько дБв, но мы ошибочно аппроксимируем оба значения как -10 дБв). ), что -10dBv является пиковым числом, используемым в модели ряда Тейлора нелинейности эмиттерного диода, а -10dBv составляет 0,316 вольта, и учитывая, что продукты 3-го порядка падают на 20 дБн на каждые 10 дБн спада от точки пересечения (это -10dBv) , чтобы иметь искажение 0,1%, что составляет 3 раза по 20 дБ, вам нужно быть на 3 * 10 дБ ниже -10 дБв IP3.

Таким образом, для IM3 с искажением 0,1% вам потребуется вход размером примерно -10 дБв IP — 3*10 дБ = -40 дБв. Что составляет 0,01 вольт входного пика. При коэффициенте усиления 5000 выходное напряжение составляет 50 вольт пикового значения. Таким образом, существует целый потусторонний мир, когда вы заботитесь об искажении.

Вот логарифмический график уровней signal_in и signal_out для иллюстрации искажений. \$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Для любого приличного усилителя напряжение покоя на коллекторе 1-го каскада должно составлять около 50% напряжения питания (7,5 вольт). Это означает, что с резистором коллектора 1 кОм ток коллектора должен составлять около 7,5 мА.

Итак, вот первая небольшая проблема — у вас есть 5,38 вольт постоянного тока на базе, и это устанавливает эмиттер около 4,7 вольт. Это означает, что ток эмиттера составляет около 4,7 мА, а ток коллектора примерно такой же. Не шоу-стоппер, но не идеал.

Итак, ток коллектора составляет 4,7 мА, и это дает \$r_E\$ 26 мВ/4,7 мА, т. е. внутреннее сопротивление эмиттера будет около 5,6 Ом. Добавьте это к вашему внешнему резистору переменного тока (RE1A) 3 Ом, и коэффициент усиления первого каскада будет: —

RC1/8,6 Ом = 1000/8,6 = 116.

Однако нагрузка от 2-го каскада на RC1 упадет. это несколько. Но сколько нагрузки?

Используя тот же расчет для \$r_E\$, мы получаем, что импеданс переменного тока на эмиттере составляет 5,6 Ом, и это можно отразить на базу, преобразовав его с помощью hFE. Глядя на ДС 2Н3904 По моим оценкам, hFE составляет около 150, поэтому отраженное \$r_E\$ составляет около 840 Ом.

Это преобладающий импеданс, нагружающий коллектор первой ступени и уменьшающий сопротивление RC1 до эквивалента 456 Ом.

Это означает, что усиление первого каскада (с подключенным и нагруженным 2-м каскадом) составляет примерно 456/8,6 = 53.

Для 2-го каскада \$r_E\$ составляет 5,6 Ом, а RC2 — 1000 || 10 000, следовательно, коэффициент усиления равен 909/5,6 = 162. Следовательно, общий коэффициент усиления равен 53 x 162 = 8604. как ограничивающий фактор усиления.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Чтобы внести ясность и защитить вопрос от будущих правок, вот схема, о которой вы спрашиваете:

Вы хотите получить усиление 5000, так что в лучшем случае это означает усиление 71 на каждом этапе. Это слишком большое усиление для однотранзисторного каскада. Поэтому вы должны ожидать как минимум 3 этапа. Если усиление сбалансировано между этапами, это будет означать усиление 17 на этап. Это более управляемо, но все еще имеет проблемы.

Даже при усилении 17 на ступень усиление не будет так хорошо контролироваться. Лучший способ — увеличить усиление разомкнутого контура, а затем использовать отрицательную обратную связь, чтобы установить усиление замкнутого контура на то, что вы действительно хотите. Коэффициент обратной связи, определяющий усиление замкнутого контура, может быть установлен двумя резисторами. Это обеспечивает хорошую предсказуемость и плоскую частотную характеристику.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — совместное использование транзисторов NPN и PNP. Транзисторы дешевы и малы, поэтому нет смысла экономить на количестве транзисторов. Совместное использование NPN и PNP, даже в одном каскаде, может иметь преимущества в отношении импеданса, усиления каскада и искажений.

Если вам просто нужно что-то вроде микрофонного усилителя, а результат важнее пути, просто используйте пару операционных усилителей.

Однако для вашей конкретной схемы:

1. 3 Ом для RE1A (Арх. Просто пронумеруйте их в следующий раз) настолько мало, что его может и не быть. При сопротивлении эмиттера всего 3 Ом преобладают нелинейные эффекты перехода BE. Приближение постоянного напряжения BE больше не действует. Вы должны помнить о возможностях транзисторов.
2. Вы можете подумать, что коэффициент усиления первой ступени равен RC1/RE1A, но это не так, поскольку RE1A настолько абсурдно низок. Если цель состоит в том, чтобы иметь достаточно линейный усилитель, не пытайтесь получить коэффициент усиления более 20 на одном каскаде. Усиление 10 было бы лучше, особенно если нет глобальной отрицательной обратной связи.
3. C1 приведет к тому, что фильтр верхних частот будет работать против рупий. Игнорируя дополнительный входной импеданс первого каскада, который выходит на 265 Гц. Это то, что вы намеревались? Если вы заботитесь о более низких частотах, вам нужно переосмыслить C1.

   Честно говоря, входное сопротивление первого каскада добавляется к эффективному сопротивлению, против которого работает C1, но это довольно непредсказуемо. Он не будет очень высоким из-за очень низкого RE1A.

4. C2 в 1000 раз больше, чем C1, хотя используется примерно в той же ситуации. Что за…?
5. C4 и RE1B формируют высокочастотный спад 1,6 Гц. Прими решение.
6. Вторая ступень вообще не имеет местной обратной связи по переменному току. Это делает его коэффициент усиления непредсказуемым и зависящим от конкретного транзистора, который вы выберете из коробки. Обратите внимание, что коэффициенты усиления отдельных транзисторов могут различаться в несколько раз даже для одной и той же производственной партии.

   Если вы ищете результат линейного усилителя, такой каскад — плохая идея, по крайней мере, без глобальной отрицательной обратной связи.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вы можете получить желаемый высокий коэффициент усиления в два этапа. Чтобы получить усиление 5000, вам нужно \$\sqrt{5000}\примерно 71\$ на этап. Это выполнимо.

Начнем с некоторых характеристик. Из-за высокого коэффициента усиления мне потребуется источник питания \$15\:\text{V}\$, чтобы все было просто и легко. Чтобы получить большой коэффициент усиления от каждого каскада, я собираюсь оценить напряжение покоя коллектора примерно в $7\:\text{V}\$. Прирост без нагрузки составляет \$A_v=\frac{V_\text{CC}-V_\text{C}}{V_\text{T}}\приблизительно 300\$. Однако второй этап очень сильно нагрузит первый этап. (Я предполагаю, что вы используете генератор сигналов с низким импедансом для первого каскада и что вы не сильно нагружаете второй каскад.)

Я зарезервирую около \$2,5\:\text{V}\$ в качестве минимального напряжения коллектора, чтобы обеспечить некоторый запас для \$V_\text{CE}\$ и \$V_\text{E}\$. Это означает, что на последнем этапе я ограничен примерно \$\pm 4\:\text{V}\$ свинга.

Я использую одну и ту же сцену дважды. Итак, давайте сначала спроектируем последнюю стадию, так как мы знаем, какие должны быть выходная точка покоя и колебания. Вот основная концепция:

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Я собираюсь выбрать \$I_{\text{C}_\text{Q}}=5\:\text{мА}\$ в качестве отправной точки. Это означает, что \$r_e= \frac{V_\text{T}}{I_\text{C}}\приблизительно 5\:\Omega\$.

$$\begin{align*}R_\text{C}&=\left\{\begin{массив}}{l} \frac{15\:\text{V}-7\:\text{V}}{5\:\text{мА}}&=1600\:\Omega\\\text{стандартное значение}&=1,5\ :\text{k}\Omega\end{массив}\right. \\R_\text{E}&=\left\{\begin{массив}{l} \frac{1.5\:\text{V}}{15\:\text{V}-7\:\text{V}}\cdot 1.5\:\text{k}\Omega &=280\:\Omega \\\text{стандартное значение}&=270\:\Omega\end{массив}\right.\\C_\text{2}&=\left\{\begin{массив}{l} \frac{1}{2\pi\cdot\left(f=1\:\text{kHz}\right)\cdot 10\%\:r_e} &=320\:\mu\text{F}\\ \text{стандартное значение}&=270\:\mu\text{F}\end{массив}\right.\end{align*}$$

(Здесь вы можете увидеть, как я мог бы оценить значение конденсатора. Я использовал около 10% от значения \$r_e\$ на самой низкой интересующей частоте. Больше в этом случае не повредит. Но уже есть будет больше усиления, чем вам нужно. Поэтому я оставляю все как есть.)

Исходя из этого, я могу теперь оценить \$V_{\text{E}_\text{Q}}=\left(15\ :\text{V}-7\:\text{V}\right)\cdot\frac{R_\text{E}}{R_\text{C}}=1,44\:\text{V}\$ и добавьте \$700\:\text{мВ}\$, чтобы получить примерно \$V_{\text{B}_\text{Q}}\приблизительно 2,2\:\text{V}\$. Я собираюсь снять около $400\:\mu\text{A}\$ в качестве тока делителя. Это означает:

$$\begin{align*}R_\text{1}&=\left\{\begin{массив}{l} \frac{15\:\text{V}-2.2\:\text{V}}{400\:\mu\text{A}}&=32\:\text{k}\Omega\\\text{ стандартное значение}&=33\:\text{k}\Omega\end{массив}\right.\\ R_\text{2}&=\left\{\begin{массив}{l} \frac{2.2\:\text{V}}{400\:\mu\text{A}-33\:\mu\text{A}} &=6\:\text{k}\Omega\\\ text{standard value}&=5.6\:\text{k}\Omega\end{array}\right.\end{align*}$$

Теперь давайте соединим два из них вместе:

^{симулируем это схема}

Первый этап загрузит ваш источник, возможно, обрезав сигнал наполовину. Второй этап также немного нагрузит первый этап. Я не удивлюсь, увидев, что коэффициент 3 потерян. Общий выигрыш здесь, возможно, \$\frac{1}{2}\cdot 250\cdot 250\cdot\frac{1}{3}\примерно 10 000\$. Это больше, чем вам нужно. (Усиление на первом каскаде не должно сильно меняться по мере движения сигнала вверх и вниз, потому что сигнал там все еще слабый. Но второй каскад может быть немного асимметричным. Но, вероятно, вы этого не заметите.