Усилитель мощности на транзисторной комплементарной паре: Усилитель мощности на комплементарных транзисторах

Простой УМЗЧ на комплементарных составных транзисторах, схема и настройка.

Как увеличить мощность легендарного транзисторного усилителя мощности JLH Джона Линсли Худа без потери естественности и прозрачности звучания?
Ответ не сложен - трепетно сберечь схемотехническую простоту УНЧ и озаботиться сохранением максимально короткой и неглубокой отрицательной обратной связи! Ну и естественным образом, обеспечить работу усилителя в режиме, максимально близком к классу А.
Озадачился этим вопросом и уважаемый Г. Попцов, опубликовавший в журнале Радиоконструктор №1-2016 схему аудио усилителя мощности на комплементарных транзисторах TIP112, TIP117, обеспечивающую 20Вт выходной мощности при однополярном напряжении питания +40В.
Ознакомимся со статьёй:

ПРОСТОЙ УМЗЧ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Обычно, если требуется сделать УНЧ «по быстрому» и «без лишних деталей» радиолюбители обращают свои взоры на микросхемы - интегральные УМЗЧ. При таком подходе - положительный результат проявляется сразу при минимуме деталей и времени на сборку.

Однако, УМЗЧ «по быстрому» и относительно «без лишних деталей», можно сделать и без микросхем, используя мощные разноструктурные транзисторы Дарлингтона TIP112 и TIP117. Получится очень простой усилитель, всего на трех транзисторах, развивающий выходную мощность до 20W при питании от однополярного источника напряжением 40V.

Параметры усилителя:

1. Диапазон рабочих частот 30-200000 Гц.
2. КНИ в диапазоне рабочих частот - не более 0,2% при Pвых 10W на нагрузке 8 Ом.
3. Максимальная выходная мощность при КНИ не более 1% - 22W на нагрузке 8 Ом.
4. Максимальная выходная мощность возникает при уровне входного сигнала 1,2V.

Принципиальная схема УМЗЧ на TIP112 и TIP117 показана на рисунке. Входной сигнал поступает через цепь C1-R1 на первый каскад на транзисторе VT1. Сигнал с его коллектора поступает на выходной каскад на комплементарной паре мощных транзисторов Дарлингтона VT2 и VТ3, соответственно TIP112 и TIP117.
Для создания напряжения смещения на базах этих транзисторов с целью устранения искажений типа «ступенька» и термостабилизации включена между их базами цепь из диодов VD1-VD3 в прямом направлении по току и дополнительного корректирующего резистора R6.

Простой усилитель мощности
Рис.1. Принципиальная схема УНЧ на транзисторах TIP112, TIP117 с выходной мощностью 20Вт.

ДЕТАЛИ И НАЛАЖИВАНИЕ

Напряжение смещения на базу транзистора VT1 поступает с выхода УНЧ, с точки соединения эмиттеров VT2 и VT3 через резисторы R3 и R4. В процессе налаживания подстройкой резистора R4 нужно на эмиттерах VТ2 и VT3 установить постоянное напряжение, равное половине напряжения питания.
Конденсатор С1 должен быть на напряжение не ниже 25V, С2 - не ниже 50V, С3 - не ниже 50V, С4 - не ниже 10V, С5 не ниже 60V, С6 - не ниже 60V. Выходные транзисторы должны быть установлены на радиаторах, обеспечивающих их эффективное охлаждение.

Попцов Г. РК-2016-01.

Схема получилась хорошей, однако есть нюансы:
Ясен хулахуп, что одной регулировкой уровня постоянного выходного напряжения нам обойтись не удастся - необходима установка тока покоя выходных транзисторов (VТ2 и VT3).
Как выяснилось, в данном схемотехническом построении существует оптимальная величина этого тока, при превышении либо понижении которого - резко увеличиваются нелинейные искажения. Причём ток этот необходимо устанавливать определённой величины для различных сопротивлений нагрузки:
1,5А - для 4-омной нагрузки,
1А - для 6-омной,
0,7А - для 8-омной.

Поэтому - вместо R6 следует впаять переменный резистор номиналом 330...470 Ом и посредством него установить ток покоя выходных транзисторов на указанном уровне.

Ну, вроде и всё! А на следующей странице полюбуемся на схему ещё одного легендарного усилителя из 70-ых - УМЗЧ HITACHI с выходным каскадом на полевых транзисторах.

Простой усилитель мощности Простой усилитель мощности

 

Содержание

Усилители мощности

Все рассмотренные нами усилители относятся к категории усилителей на­пряжения, их основное назначение — получение максимального размаха выходного напряжения. Когда требуется большая выходная мощность, например для «раскачки» мощных громкоговорителей или антенн или питания электродвигателей, применяются усилители мощности. Они ха­рактеризуются высоким коэффициентом усиления по мощности, который достигается за счет высоких коэффициентов усиления по напряжению и по току.

Транзисторный усилитель мощности звуковой частоты с заземленным эмиттером

       
 

Рис. 30.8. Влияние отвода от первичной обмотки трансформатора в    резонансном контуре. Первичная обмотка L3 играет роль автотрансформатора.

 
 

Рис. 30.9. Транзисторный усилитель мощности звуковой частоты с заземленным эмиттером.

 
 

На рис. 30.9 приведена базовая схема выходного транзисторного каска­да с эмиттером, заземленным по переменному току. Для получения не­искаженного выходного сигнала усилитель должен работать в режиме класса А. КПД такого усилителя мощности очень мал из-за большого тока, потребляемого от источника питания. От этого усилителя можно получить только небольшую мощность. Его можно использовать в авто­мобильном радиоприемнике, где величина потребляемого тока не имеет значения.

Двухтактный режим работы

Двухтактные выходные каскады почти повсеместно используются в со­временных транзисторных усилителях. Двухтактный усилитель содер­жит два транзистора, работающих в режиме классаВ, каждый из кото­рых обеспечивает усиление только одного полупериода входного сигнала.

Двухтактный усилитель с использованием двух идентичных транзисторов

На рис. 30.10 показана упрощенная схема двухтактного усилителя. Эмиттерные переходы транзисторов имеют нулевое напряжение смещения, по­этому каждый из транзисторов проводит ток только в одном из двух чере­дующихся полупериодов входного сигнала. Входной трансформатор Tp1 с отводом от средней точки вторичной обмотки работает как расщепитель фазы.

Двухтактный усилитель мощности с двумя идентичными транзисторами и трансформаторным расщепителем фазы

Рис. 30.10. Двухтактный усилитель мощности с двумя идентичными транзи­сторами и трансформаторным расщепителем фазы.

Два равных и противоположных по знаку (противофазных) сигнала формируются в каждом полупериоде на половинах вторичной об­мотки этого трансформатора: сигнал Va, находящийся в фазе с входным сигналом, и сигнал Vb, противофазный входному сигналу. В то время как положительный полупериод сигнала

Vaсоответствует положительному периоду входного сигнала, положительный полупериод сигнала Vbсоот­ветствует отрицательному полупериоду входного сигнала. Транзисторы T1 и T2 открываются, когда потенциал базы транзистора становится по­ложительным по отношению к потенциалу эмиттера. Таким образом, транзистор T1 открыт в течение положительного полупериода сигнала Va. При этом через него протекает ток i1 от эмиттера к коллектору и далее через верхнюю половину первичной обмотки выходного трансфор­матора Tp2 к источнику питания VCC. Этот ток создает положитель­ный полупериод выходного сигнала на вторичной обмотке трансформато­ра Tp2. Транзистор T2 открыт в положительном полупериоде сигнала Vb, при этом ток i2 протекает снизу вверх (в обратном по отношению к току i1 направлении) через нижнюю половину трансформатора Tp2, создавая отрицательный полупериод выходного сигнала на его вторичной обмотке. Выходной трансформатор с отводом от средней точки первичной обмотки объединяет эти два полупериода в один полный период выходного сигна­ла. Транзисторы T
1
и T2 включены по схеме с общим эмиттером и имеют при этом относительно высокое выходное сопротивление. Так как сопро­тивление нагрузки выходного каскада очень мало, обычно менее 10 Ом в случае громкоговорителя, всегда используется согласующий трансфор­матор Tp2.

Выходной сигнал двухтактного усилителя с нулевым смещением эмиттерных переходов транзисторов воспроизводится с искажениями типа «ступенька», как показано на рис. 30.10. Эти искажения связаны с нели­нейными участками характеристик двух транзисторов. Искажения воз­никают в те моменты времени, когда один транзистор начинает откры­ваться, а другой — закрываться. Для устранения этих искажений на базы транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения (0,1-0,2 В), как показано на рис. 30.11, где резисторы R1 и R2 образу­ют общую цепь смещения для обоих транзисторов. Нелинейности двух транзисторов компенсируют друг друга, и на выходе воспроизводится не­искаженный сигнал.

Цепь смещения R1 — R2 устраняет искажения типа «ступенька»


Рис. 30.11. Цепь смещения R1R2 устраняет искажения типа «ступенька». 

Транзисторные фазорасщепители

На рис. 30.12 показана схема фазорасщепителя на транзисторе прп-типа. Резисторы R3 и R4 имеют равные сопротивления, для того чтобы полу­чить на выходе два равных по величине и противоположных по знаку си­нусоидальных сигнала, снимаемых с эмиттера и коллектора транзистора. Для обеспечения максимальной величины неискаженного выходного сиг­нала отношение сопротивлений R1 : R2 должно находиться в диапазоне от 2 : 1 до 3 : 1. Типичные значения постоянных напряжений, определя­ющих режим транзистора по постоянному току, указаны на схеме.

Транзисторный фазорасщепитель

Рис. 30.12. Транзисторный фазорасщепитель.

Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах

Двухтактный усилитель мощности на комплементарных транзисторах по­зволяет отказаться от использования как фазорасщепителя на входе, так и трансформатора на выходе. В этом усилителе используются два сим­метричных транзистора, рпр- и npn-типа, называемые комплементарной парой. Принцип его работы основан на том факте, что положитель­ный сигнал открывает прп-транзистор, а отрицательный сигнал — рпр-транзистор. На рис. 30.13 приведена базовая схема двухтактного усили­теля на комплементарных транзисторах (иногда называемая каскадом с дополнительной симметрией). Транзисторы T1 и T2 работают в режи­ме класса В, т. е. в точке отсечки. Используются два источника пи­тания: +VCC и VCC. В положительном полупериоде входного сигнала транзистор T1 открыт, а транзистор T2 закрыт. Ток i1 транзистора T1 создает положительную полуволну тока в нагрузочном резисторе

R. В отрицательном полупериоде открывается транзистор T2, и теперь его ток i2, имеющий противоположное току i1 направление, протекает через на­грузочный резистор. Таким образом, на нагрузке формируется полный синусоидальный сигнал, соответствующий двум половинам полного пери­ода входного сигнала. Следует отметить, что в рассматриваемом каскаде транзисторы включены по схеме с общим коллектором, то есть как эмиттерные повторители, поскольку выходной сигнал снимается с эмиттеров транзисторов.

На рис. 30.14 приведена полная схема двухтактного усилителя мощно­сти на комплементарных транзисторах вместе с предвыходным каскадом.

Базовая схема двухтактного усилителя на комплементарных транзисторах

Рис. 30.13. Базовая схема двухтактного усилителя на комплементарных тран­зисторах.

Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах с независимой цепью смещения для транзистора T1 предвыходного каскада

 

Рис. 30.14. Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах с неза­висимой цепью смещения для транзистора T1 предвыходного каскада.

Схема модифицирована для питания от одного источника. Транзистор T1 работает в предвыходном каскаде (предусилителе мощности). Цепь сме­щения R1R2 обеспечивает работу этого каскада в режиме класса А. При подаче питания устанавливается нормальный статический режим тран­зистора T1 (транзистор открыт). Разделительный конденсатор Сз раз­ряжен. Следовательно, потенциал точки А, где соединяются эмиттеры транзисторов T2 и T3, равен нулю. Однако базы этих транзисторов нахо­дятся под положительным потенциалом, определяемым напряжением на коллекторе транзистора T1. Это положительное напряжение открывает транзистор T2. Транзистор T3 (рпр-типа) при этом закрыт. Таким обра­зом, ток i2, протекающий через открытый транзистор, будет заряжать конденсатор C3, как показано на схеме. По мере заряда этого конденса­тора возрастает напряжение в точке А. Процесс зарядки продолжается до тех пор, пока не закроется транзистор T2. Это происходит в тот момент, когда напряжение на эмиттере этого транзистора (в точке А) сравнива­ется с напряжением на его базе.

Если статический режим транзистора T1 выбран таким образом, что его коллекторное напряжение равно 0,5VCC, то транзистор T2 закроется, как только потенциал точки А возрастет до 0,5VCC. В результате схе­ма будет сбалансирована по постоянному току и каждому транзистору будет приложено напряжение, равное половине напряжения источника питания. Транзисторы T2 и T3 оказываются в отсечке (режим класса В) с нулевым напряжением смещения на их эмиттерных переходах, т. е. они находятся на грани включения при отсутствии входного сигнала.

При подаче входного сигнала транзистор T1 находится в проводящем состоянии в течение всего периода, усиливая этот сигнал и обеспечивая «раскачку» выходных транзисторов T2 и T3. Комплементарная пара выходных транзисторов обеспечивает дальнейшее усиление сигнала, как это рыло описано выше при рассмотрении базовой схемы.

Схема на рис. 30.14 имеет низкую стабильность по постоянному то­ру. Любое изменение тока транзистора T1 вызывает изменение статиче­ского режима выходной пары транзисторов, что может привести к иска­жениям выходного сигнала. Для улучшения стабильности использует­ся отрицательная обратная связь по постоянному току, обеспечивающая автоматическую подстройку смещения транзистора T1, как показано на рис. 30.15. Постоянное напряжение, действующее в точке А (0,5Vcc), подается обратно на базу транзистора T1 через резистор обратной связи RF. В этой схеме громкоговоритель подключен к положительной шине источника питания через разделительный конденсатор С3. Заметим, что в такой конфигурации ток транзистора T3 заряжает этот конденсатор, а ток транзистора T2 разряжает его. Вообще, транзистор, включенный «последовательно» с разделительным конденсатором, заряжает его, а включен­ный «параллельно» — разряжает. Через резистор R4 на базы выходных транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения, обеспечивающее уменьшение искажений типа «ступенька». Резисторы R6 и R7 в эмиттерных цепях транзисторов T2 и T3 обеспечивают стабильность по постоянному току, а также неглубокую обратную связь по переменному оку, улучшающую частотные характеристики усилителя.

 Типичный двухтактный усилитель мощности на комплементарных резисторах

Рис. 30.15. Типичный двухтактный усилитель мощности на комплементарных резисторах. Смещение на базу транзистора Т1 подается через резистор отрицательной обратной связи RF.

Усилители постоянного тока

При усилении сигналов постоянного тока между каскадами действует не­посредственная связь, как показано на рис. 30.16. Напряжение на базу транзистора Т2 напрямую подается с коллектора транзистора Т1. По­этому статический режим (в отсутствие сигнала) транзистора Т2 опре­деляется статическим режимом предыдущего каскада. Отсутствие раз­делительного конденсатора позволяет усиливать самые низкочастотные сигналы.

Усилители постоянного тока подвержены так называемому дрейфу, представляющему собой сдвиг рабочей точки усилителя при изменении температуры. Для устранения дрейфа в схему включаются термисторы (термосопротивления) или другие температурно-чувствительные элемен­ты, как показано на рис. 30.16.

Усилитель с непосредственной связью

Рис. 30.16. Усилитель с непосредственной связью.

 

Обратная связь в усилителях

На рис. 30.17 показана система с обратной связью, в которой часть вы­ходного напряжения подается обратно на вход усилителя. Напряжение υf есть напряжение обратной связи, которое добавляется к входному на­пряжению υi для получения эффективного входного напряжения ei, дей­ствующего непосредственно на входе усилителя. Цепь обратной связи В передает весь или часть β выходного сигнала обратно на вход усилите­ля. Если выходное напряжение равно υ0, то напряжение обратной связи равно

υf  = βυ0

Эффективный сигнал на входе усилителя υi = ei + υf = ei + βυ0. При введении обратной связи коэффициент усиления становится равным

Обратная связь в усилителях

Рис. 30.17. Обратная связь в усилителях.

При введении отрицательной обратной связи, когда напряжение обрат­ной связи находится в противофазе с входным напряжением, эффектив­ное входное напряжение ei = υi – υf, что приводит к уменьшению коэф­фициента усиления всей системы. При положительной обратной связи ситуация изменяется на обратную: напряжение обратной связи находит­ся в фазе с входным напряжением, и эффективное входное напряжение ei = υi + υf,  т. е. превышает входное напряжение на величину напряже­ния обратной связи, в результате увеличивается коэффициент усиления всей системы.

Используя величины, указанные на рис. 30.17, и предполагая, что дей­ствует отрицательная обратная связь, можно рассчитать некоторые па­раметры системы с обратной связью.

Эффективное входное напряжение ei = 10 - 2 = 8 мВ.

Выходное напряжение υ0 = 8 · 100 = 800 мВ.

 Таким образом, коэффициент усиления системы с обратной связью

Коэффициент обратной связи

Различают обратную связь по току и обратную связь по напряже­нию. При обратной связи по току напряжение обратной связи пропорци­онально выходному току. Например, в схеме на рис. 30.18 такая связь осуществляется через резистор R4. Когда напряжение обратной связи пропорционально выходному напряжению, мы имеем дело с обратной свя­зью по напряжению. В схеме на рис. 30.18 обратная связь по напряжению осуществляется через цепь C2 R3.

Таблица 30.1. Сравнение характеристик систем с отрицательной и положи­тельной обратной связью

Положительная обратная связь

Отрицательная обратная связь

1. Высокий коэффициент усиления

2. Узкая полоса пропускания

3. АЧХ с выбросами

4. Низкое входное сопротивление

5. Высокое выходное сопротивление

6.Вносит нестабильность как по переменному току (возникновение колебательных процессов), так и по постоянному току (неустойчи­вость стационарного режима)

7. Применяется в генераторах

1. Низкий коэффициент усиления

2. Широкая полоса пропускания

 3. Плоская АЧХ

4. Высокое входное сопротивление

5. Низкое выходное сопротивление

6. Улучшается устойчивость системы, как по переменному, так и по постоянному току

 7. Часто применяется для улучше­ния устойчивости и расширения полосы пропускания усилителя

Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, с двумя видами обратной связи

Рис. 30.18. Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, с двумя видами обратной связи: по току (через резистор R4) и по напряжению (через цепь C2 R3).

Усилители радиочастоты (УРЧ)

На радиочастотах, например в УКВ-диапазоне, влияние межэлектродных емкостей транзистора, особенно между коллектором и базой, становит­ся очень заметным. Для устранения влияния этих емкостей использу­ется усилитель по схеме с общей базой. Однако в схеме с ОБ транзи­стор имеет низкое входное сопротивление, которое чрезмерно нагружает предыдущий каскад, работающий на усилитель.

Каскодный усилитель

Рис. 30.19. Каскодный усилитель.

Для решения пробле­мы существуют два метода. В первом методе используется усилительс ОЭ и схемой нейтрализации обратной связи. Такая схема компенсирует, или нейтрализует, отрицательную обратную связь через емкость перехо­да коллектор-база за счет введения еще одной петли обратной связи, но противоположного знака.

Во втором методе используется усилитель с общим эмиттером, каскодно включенный с усилителем с общей базой (рис. 30.19). Транзистор T1 работает в усилителе с ОЭ, а транзистор T2 — в усилителе с ОБ. Входной сигнал подается на базу транзистора T1. Его эмиттер развязан с шасси через конденсатор С3. Выходной сигнал с коллектора транзистора T1 по­дается на эмиттер транзистора T2, база которого развязана с шасси через конденсатор С1. Смещение обоих транзисторов обеспечивает резисторная цепочка R1R2 R3.

 

Hi-Fi-усилители

Английское сокращение Hi-Fi(high fidelity высокая верность переда­чи или воспроизведения, читается «хи-фи») используется для обозначе­ния высокого качества. Этот термин применяется в звуковоспроизводя­щей аппаратуре, которая обеспечивает реалистичное воспроизведение ис­ходного звука, — другими словами, высокое качество воспроизведения. Hi-Fi-системы должны иметь широкую полосу пропускания (40 Гц — 16 кГц), низкий уровень шумов и воспроизводить звук с минимальными искажениями.

Регулировка тембра

регулировка тембра нужна для расширения или сужения (т. е. изме­нения формы) АЧХ усилителя. Регулировка тембра осуществляется в области нижних (низкочастотный участок АЧХ) и верхних (высокоча­стотный участок АЧХ) звуковых частот. Для этой цели используются самые различные схемы: начиная от простейшей цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора и резистора, до очень сложных систем с использованием обратной связи. На рис. 30.20 приведена схе­ма регулятора тембра с возможностью независимой регулировки тембра в области нижних и верхних звуковых частот. На элементах R1 и C1 выполнен делитель напряжения поступающего сигнала ЗЧ. Поскольку реактивное сопротивление конденсатора C1 мало па высоких частотах, этот делитель обеспечивает ослабление верхних звуковых частот, при­чем степень ослабления зависит от установки движка потенциометра R1. Элементы R2 и C2 образуют еще один делитель. Конденсатор C2 имеет высокое реактивное сопротивление в области нижних звуковых частот, поэтому второй делитель ослабляет эти частоты в степени, зависящей от установки потенциометра R2. 

Схема регулятора тембра

Рис. 30.20. Схема регулятора тембра.

Громкоговорители

Громкоговоритель представляет собой преобразователь электрической энергии в акустическую или звуковую энергию. Один из факторов, определяющих выбор громкоговорителя, — его АЧХ по звуковому давлению, т. е. диапазон эффективно воспроизводимых им звуковых частот. Еслидиапазон частот, воспроизводимых данным громкоговорителем, недостаточно широк, можно использовать два громкоговорителя, один из которых хорошо воспроизводит нижние, а другой — верхние звуковые частоты. На рис. 30.21 иллюстрируется один возможный способ разбиение частотного диапазона с помощью разделительного (двухполосного) фильтра.

Двухполосный разделительный фильтр для акустической системы

Рис. 30.21. Двухполосный разделительный фильтр для акустической системы с использованием низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей.

Разделительный фильтр состоит из фильтра нижних частот L1C1, к выходу которого подключается низкочастотный громкоговоритель, и фильтра верхних частот L2C2, связанного с высокочастотным громко­говорителем.

Другими факторами, влияющими на выбор громкоговорителя, явля­ются его выходная мощность, КПД и сопротивление (для согласования с УЗЧ).

В этом видео рассказывается об усилителе мощности для самостоятельной сборки:

Добавить комментарий

Транзисторный усилитель мощности • HamRadio

Транзисторный усилитель мощности (ШПУ) отработана и мало чем отличается в различных промышленных конструкциях, что говорит о практическом отсутствии «белых пятен» в данной области радио конструирования. И все же радиолюбители довольно редко применяют самодельные конструкции на мощности более 30-40 Вт. Это, конечно, связано с дефицитностью качественных мощных транзисторов для линейного усиления ВЧ сигнала в диапазоне 1-30 Мгц.
Возможно и то, что основной способ настройки любительской техники – «метод научного тыка» для таких конструкций не подходит, поэтому сегодня более популярны ламповые усилители. Неоднократное применение различных типов транзисторов в ШПУ трансиверов показало их явные преимущества в сравнении с ламповыми на такие же мощности (речь, конечно, идет о Рвых.< 200 Вт). При изготовлении и эксплуатации транзисторного усилителя нужно учитывать определенные особенности, которые не возникают либо менее выражены в ламповом. Вот некоторые из них:

1.Нужно использовать транзисторы, специально разработанные для линейного усиления на частотах 1,5-30 МГц.

  1. Выходная мощность двухтактного ШПУ не должна превышать максимального значения мощности применяемых транзисторов, хотя они и выдерживают перегрузки. Например, в военной технике этот показатель не превышает 25-50% от максимального значения.
  2. Хотя бы один раз заглянуть в справочник и внимательно ознакомиться с параметрами используемого транзистора.
  3. Нельзя превышать ни один из предельно допустимых параметров.
  4. Во время предварительной настройки следует использовать безындукционную нагрузку в виде эквивалента сопротивлением 50-75 Ом соответствующей мощности, но ни в коем случае не электролампочку, как это многие делают при настройке лампового усилителя.
  5. Наконец-то, напрячься и сделать раз и навсегда качественный КСВ-метр в одной коробке с коммутатором антенн и фильтром TVI с обязательным отключением антенн в нерабочем состоянии. Тем самым Вы избавите себя от нервных стрессов при общении с соседями – любителями сверхдальнего телевизионного приема на комнатную антенну и спешного поиска резиновых перчаток для откручивания разъема антенны с началом каждой грозы.
  6. Если Вы заражены «стрелочной болезнью» или любите «держать микрофон» пока из него не закапает «конденсат» – не нужно экономить на размерах корпуса и радиатора. Аксиома -«надежный усилитель – это большой усилитель».

В противном случае обязательно введение дополнительного обдува.

  1. Не нужно браться за постройку такого усилителя, если смутно представляете себе разницу между трансформаторами типа «бинокль» и с «объемным витком». В этом случае лучше приобрести готовую конструкцию (в чем Вам может помочь автор статьи) или импровизировать с лампами.

Транзисторный усилитель мощности, предлагаемый в данной статье, работает в любом участке КВ диапазона, согласующее устройство позволяет использовать антенны с сопротивлением 50 Ом и более (рис. ).

блок схема подключения усилителяблок схема подключения усилителя

Мощность раскачки не превышает 1 Вт. Максимальная выходная мощность определяется типом применяемых транзисторов, для КТ957А – до 250 Вт. Коэффициент усиления по мощности до 25 дБ на низкочастотных диапазонах. Входное сопротивление 50 Ом. Уровень гармоник на выходе не более 55 дБ.
Транзисторный усилитель мощности (ШПУ) отработана и мало чем отличается в различных промышленных конструкциях, что говорит о практическом отсутствии «белых пятен»
Максимальный ток потребления до 18-19 А. В связи с тем, что на радиостанции использовалась одна антенна на все диапазоны (треугольник периметром 160 м) было решено ввести в усилитель согласующее устройство с КСВ-метром. Габаритные размеры усилителя определялись размерами используемого трансивера (RA3AO) и составляют 160x200x300 мм. В эти габариты не удалось «уложить» источник +24 В, который выполнен в отдельном корпусе. Для того, чтобы усилитель не перегревался в летнее время, введен принудительный обдув радиатора. В итоге получилась довольно удачная конструкция небольших габаритов, которая может использоваться при работе с возбудителем небольшой мощности, это могут быть трансивер на базе Р399А, трансиверы «Роса», RA3AO с пониженной выходной мощностью и т.д. Аналогичную конструкцию используют RK6LB, UR5HRQ, a RU6MS уже несколько лет эксплуатирует выходной каскад на КТ956А с Р399А.

Сигнал с трансивера поступает на трансформатор Т1 (рис.),

Транзисторный усилитель мощностиТранзисторный усилитель мощности

это обычный «бинокль», который понижает входное сопротивление и обеспечивает два одинаковых противофазных сигнала на входе драйвера VT1, VT2. Цепочки C4R2 и C5R3 служат для формирования амплитудно-частотной характеристики с подъемом в высокочастотной области. Смещение подается отдельно на каждый транзистор с источника +12В (ТХ). В качестве VT1, VT2 нужно использовать транзисторы, которые служат для линейного усиления ВЧ сигнала. Наиболее подходящие и недорогие КТ921 и КТ955. Если есть возможность подобрать пару, тогда цепи смещения можно объединить. Резисторы отрицательной обратной связи в цепи эмиттеров улучшают устойчивость и линейность работы каскада.

«Фильтр-дырку» C10R10 можно заменить на несколько обычных блокировочных конденсаторов разного номинала (например 1000 пф; 0,01 мк; 0,1 мк), включенных параллельно. Элементы C14, C18, R11 …R14 формируют требуемую АЧХ выходного каскада. Резисторы R15, R18 служат для предотвращения пробоя эмиттерного перехода при обратной полуволне управляющего напряжения. Их можно рассчитать по формуле R = (βmin/(6,28*frp*C3) для других типов транзисторов. Трансформатор Т2 («бинокль») согласовывает относительно высокое выходное сопротивление первого каскада с более низким сопротивлением входных цепей оконечного.

Трансформатор ТЗ обеспечивает подачу питания на VT4, VT5 и симметрирует форму напряжения на коллекторах транзисторов с целью снижения уровня четных гармоник. Дополнительно с помощью контура, образованного обмоткой II и конденсатором С19, реализуется подъем АЧХ усилителя в области 24…30 МГц.

Выходной трансформатор Т4 согласовывает низкое сопротивление выходного каскада с сопротивлением нагрузки 50 Ом. Резистор R21 рассеиваемой мощностью не менее 2 Вт (его можно набрать из нескольких) имеет условное обозначение – «защита от дурака». Наличие этого резистора имеет решающее значение в случае отсутствия какой-либо нагрузки для усилителя. В такой момент вся выходная мощность будет рассеиваться на этом резисторе и от него пойдет «дух горелой краски» – вывод нерадивому пользователю – «горим!». Транзисторы такую экзекуцию выдерживают – по данным завода-изготовителя степень рассогласования нагрузки при Рвых=70 Вт для одного транзистора в течение 1 с – 30:1. В нашем случае имеем 10:1, поэтому можно предположить, что за 3 секунды с транзисторами ничего не произойдет. Как показали эксперименты и многолетний опыт применения такой «защиты», транзисторы ни разу не выходили из строя от перегрузки по выходу.

Даже после прямого попадания молнии в антенну одного из пользователей такой техники вышел из строя только один транзистор, а резистор R21 рассыпался на мелкие кусочки. Реле К1 коммутирует антенну в режимах прием/передача (RX/TX). Желательно применять новое надежное герметизированное реле с малым временем срабатывания. Включение К1 происходит напряжением +12В (ТХ) через транзисторный ключ VT6. Цепь смещения VT4,VT5 объединена, т.к. была возможность подобрать пары этих транзисторов, в противном случае цепи смещения лучше выполнить раздельно, как это сделано, например, в [1]. Для температурной стабилизации тока покоя желательно обеспечить тепловой контакт хотя бы одного из диодов VD1 ,VD3 с ближайшим транзистором.

С выхода усилителя сигнал подается на КСВ-метр (рис.). Схема таких устройств (рис.) неоднократно описывалась в литературе.

КСВ-метрКСВ-метр

Следует лишь отметить, что в качестве сердечника Т1 можно использовать практически любое ферритовое кольцо независимо от проницаемости. С увеличением проницаемости уменьшаем количество витков обмотки II. Подстроечные конденсаторы С1 и С8 должны выдерживать напряжение не менее 120 В и не изменять свои параметры при нагреве.

Узел ФНЧ (АЗ) (рис.4) состоит из шести фильтров нижних частот 5-го порядка, которые переключаются с помощью реле РЭС34 или РЭС10. Их входные и выходные нагрузочные сопротивления 50 Ом. Данные этих фильтров приведены в табл.1, они немного отличаются от расчетных. Это связано с тем, что усилитель слегка расстраивает фильтры и пришлось дополнительно подбирать элементы при максимальной выходной мощности. Это довольно рискованное мероприятие, но другой реальной методики как учесть, просчитать и компенсировать влияние усилителя на ФНЧ в рабочем режиме автору не известно. Фильтры переключаются подачей питающего напряжения на реле с «галетника» SB2 (рис.1).

Отфильтрованный сигнал подается на согласующее устройство (рис.), состоящее из катушек L1,L2 и емкостей С9,С10. При такой схеме включения элементов возможно согласование с нагрузкой >50 Ом. Это полностью соответствовало поставленной задаче – согласовать с рамкой периметром 160 м. Входное сопротивление такой антенны не было меньше 70 Ом ни на одном из диапазонов. Если потребуется согласование с нагрузками ниже 50 Ом, нужно ввести еще один галетный переключатель, который позволит менять конфигурацию устройства. Или хотя бы переключатель конденсатора С10 с выхода устройства на его вход. Очень сложно подобрать вариометр подходящих размеров для такой конструкции, да к тому же с возможностью изменения индуктивности в пределах 0…1 мкГн.

Шаровые вариометры не подходят, т.к. редко изменяют индуктивность на малых пределах, катушки с «бегунком» имеют большие габариты. Поэтому применен простейший вариант – бескаркасная катушка, свернутая в кольцо и своими выводами припаянная на контактные лепестки обычного керамического галетного переключателя на 11 положений. Отводы у катушек сделаны по-разному для того, чтобы более точно подобрать общую индуктивность согласующего устройства. Например, у L1 от 1, 3, 5, 7, 9, 13, 17, 21, 25, 30 витков, а у L2 от 2, 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 витков. Такой дискретности будет достаточно, чтобы точно подобрать требуемую индуктивность.

Например, в антенных тюнерах трансиверов TS-50 и TS-940 фирмы Kenwood используются катушки с семью отводами. Если сопротивление антенны не превысит 360…400 Ом, можно оставить одну катушку на 40…44 витка. Зазор между пластинами С10 должен быть не менее 0,5 мм, подойдут конденсаторы от старых ламповых радиоприемников. Для работы на 160 м, а иногда и на 80 м подключается дополнительный конденсатор С9.

При изготовлении усилителя следует обратить внимание на качество деталей и их электрическую прочность. Выводы элементов в ВЧ цепях должны иметь минимальную длину. По возможности, нужно подобрать пары транзисторов, хотя бы по простейшей методике.

Например, транзисторам задают одинаковые смещения на базе, измеряют коллекторные токи (по крайней мере при трех различных значениях напряжений смещения) и по более близким токам коллекторов отбирают пары транзисторов. Т.к. транзисторы мощные, нужно проводить измерения, задавая токи коллектора ориентировочно 20…50 мА, 200..          .400 мА и 0,9…1,3 А, а напряжение на коллектор подавать близкое к рабочему, хотя бы 18…22 В. Транзисторам при больших токах потребуется временный теплоотвод или измерения нужно проводить быстро, т.к. при прогреве растет крутизна транзистора. Конденсаторы лучше применять керамические, проверенные в аппаратуре, электролитические конденсаторы – танталовые.

Дроссели в базовых цепях можно использовать типов ДМ, ДПМ с минимальным внутренним сопротивлением, чтобы не создавалось на них дополнительное автосмещение, т.е. расчитанные на большой ток (для драйвера не менее 0,4 А, для выходных транзисторов не менее 1,2 А). Еще лучше намотать их на ферритовых кольцах диаметром 7. ..10 мм проницаемостью 600. ..2000, достаточно будет 5… 10 витков провода диаметром 0,4…0,7 мм. «Бинокли» изготавливались по «упрощенной технологии», т.е. внутри столбиков из ферритовых колец протягивается виток посеребряной оплетки от коаксиального кабеля, а уже внутри этой оплетки располагается провод вторичной обмотки в термостойкой изоляции. Каких-либо отличий в работе таких трансформаторов от «биноклей» с медными трубками замечено не было.

Немного сложнее подобрать качественный феррит для ТЗ. В аналогичных усилителях промышленного изготовления отечественного и зарубежного производства рекомендуемая проницаемость феррита для таких трансформаторов 100…125НН. В одном из усилителей авторского изготовления была попытка применить кольцо 125НН диаметром 22 мм, но такой трансформатор имел паразитный резонанс около 4 МГц, что резко ухудшило параметры усилителя на диапазоне 80 метров. Не было «проколов» с ферритами проницаемостью 400… 1000.

Более качественные параметры трансформатор имеет при его намотке скруткой из тонких проводов. Например, в промышленном УМ на КТ956А этот трансформатор намотан скруткой из 16 проводов ПЭВ-0,31, разделенных на 2 группы из 8 проводов. При выборе транзисторов для такого усилителя в первую очередь нужно обратить внимание, для каких целей предназначены эти транзисторы.

 

Не будет проблем с TVI при максимальной мощности, если применить транзисторы, предназначенные для линейного усиления сигнала в диапазоне 1 …30 МГц – это КТ921,927, 944, 950, 951,955, 956, 957, 980 и т.д. Такие приборы позволяют получать максимально возможную мощность без ухудшения надежности и с минимальной нелинейностью. Для таких транзисторов нормируется коэффициент комбинационных составляющих третьего и пятого порядков и далеко не каждая лампа может соперничать с ними по этим показателям.

Применение КТ930, 931,970 и им подобных в таком усилителе не имеет смысла. Чтобы не загружать читателя излишней информацией по поводу тех или иных транзисторов, нужно только отметить, что транзисторы, предназначенные для частот выше 60 МГц, как правило, изготавливаются по иной технологии и работают в классе С, усиливая частотно-модулированный сигнал. При использовании таких транзисторов на частотах ниже 30 МГц они склонны к возбуждению, не позволяют получать максимальной мощности из-за резкого снижения надежности и повышенных TVI. Более или менее сносно работают только КТ971А, да и то при пониженной мощности.

НАСТРОЙКА усилителя сводится к выставлению токов покоя – по 300…400 мА на VT1 , VT2 и по 150…200 мА на VT4,VT5. Эта процедура выполняется при помощи R1, R4, которые могут быть в пределах 390 Ом…2 кОм и R5 (680 Ом…10 кОм). Если не удается получить требуемых токов, можно добавить по одному диоду последовательно с VD2, VD4, и VD1, VD3.

Нагружаем усилитель на эквивалент, подсоединив его параллельно R21 при отключенных ФНЧ и подав на вход 0,5 Вэфф частотой 29 МГц, контролируем ламповым вольтметром ВЧ напряжение на эквиваленте и потребляемый ток. По отсутствию возбуждения убеждаемся в правильности подключения выводов витка связи в ТЗ. Подбором С19 устанавливается максимальный коэффициент усиления на 29 МГц. Включив параллельно резисторам в эмиттерах VT1, VT2 конденсаторы емкостью 1200…3300 пФ, можно еще немного поднять усиление на высокочастотных диапазонах. Затем проверяем отсутствие паразитных возбуждений, плавно увеличивая напряжение на входе усилителя, при этом выходное напряжение на эквиваленте должно расти так же плавно и без резких скачков. Мощность возбуждения не следует увеличивать более 1 Вт (7 Вэфф).

Правильное соотношение витков в трансформаторах при предполагаемой максимальной мощности проверяют, подсоединив ФНЧ и переключив нагрузку к выходу фильтров. Заметив значения выходного напряжения и потребляемого тока на диапазонах 28, 14, 3,5 МГц, изменяют на один виток II обмотку Т4. Нужно оставить такое количество витков, когда будут минимальные показания измерителя тока при максимальных или тех же значениях выходного напряжения. Как правило, изначально можно намотать 3 витка, а в процессе настройки уменьшить на виток. Аналогичную процедуру проводим с Т1 и Т2.

Для компенсации неравномерности усиления, которая обычно наблюдается на разных диапазонах, возможно потребуется дополнительный подбор C4,R2,C5,R3,R11,…R14,C14,C18. Если транзисторы предварительно не подбирались, желательно подкорректировать токи покоя по максимальному подавлению четных гармоник, уровень которых контролируют анализатором спектра или приемником.

ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА (рис.) выполнена из двухстороннего стеклотекстолита толщиной не менее 1,2 мм при помощи острого ножа, металлической линейки и резака для нарезания контактных «пятачков».

печатная плата усилителяпечатная плата усилителя

Снизу платы некоторые «пятачки» соединены между собой или печатными дорожками, или монтажным проводом (показано пунктиром на рис.5). Для упрощения обозначены только основные радиоэлементы. Общую земляную шину «верха и низа» платы следует соединить пропаянными перемычками в нескольких точках по всему периметру платы. Плата установлена на металлических стойках на радиаторе размером 200×160 мм с ребрами высотой 25 мм. Под транзисторы в плате просверлены отверстия, а для лучшего теплового контакта посадочные места под транзисторы в радиаторе профрезерованы и смазаны теплопроводящей краской.

ФНЧ, выполненные по данным приведенным в таблице 1, в настройке практически не нуждаются.

намоточные данные усилителянамоточные данные усилителя

Конденсаторы должны выдерживать реактивную мощность не менее 200 Вар. Можно использовать КСО или КМ размером не менее 10×10 мм. Допускается параллельное включение конденсаторов меньшей мощности. Катушки диапазонов выше 10 МГц намотаны с шагом, равным диаметру провода, на низкочастотные – виток к витку. Для переключения ФНЧ можно использовать реле или галетный переключатель. Во втором случае элементы фильтров нужно расположить так, чтобы исключить «пролезание» сигнала через соседние, т.к. их входы/выходы в этом случае остаются незаземленными.

Схему согласующего устройства можно изменить или ввести дополнительный переключатель для коммутации различных вариантов включения элементов. Это зависит от конструкции используемых антенн. Необходимо обязательно обеспечить возможность изменения индуктивности в малых пределах, в противном случае могут возникнуть проблемы при настройке согласующего устройства на высокочастотных диапазонах.

Вентилятор М1 для обдува радиатора – от блока питания компьютера. Все блокировочные конденсаторы – керамические, хорошего качества, с выводами минимальной длины. Электролитичекие конденсаторы – типов К53, К52. Диод VD1 имеет тепловой контакт с VT5.

Стабилизатор напряжения 24…27 В должен быть с ограничением максимального потребляемого тока. Можно рекомендовать схему, которая применяется на протяжении последних лет в трансиверах с транзисторными выходными каскадами и зарекомендовала себя как «надежная и простейшая» (рис.).

стабилизатор усилителястабилизатор усилителя

Это обычный параметрический стабилизатор с защитой от КЗ и перегрузки по току. Для получения требуемого тока применено параллельное включение двух мощных составных транзисторов с выравнивающими резисторами в цепи эмиттеров.

Регулировка выходного напряжения осуществляется резистором R6, а установка тока, при котором срабатывает защита, – R4 (чем выше его сопротивление, тем меньше ток). R5 служит для надежного запуска стабилизатора. В момент, когда выходной каскад не работает и ток потребления источника +24 В равен нулю, напряжение на выходе стабилизатора может повышаться до входного уровня. Чтобы этого не произошло, включен нагрузочный резистор R7, номинал которого зависит от утечки VT2, VT3 и R5. Собранный стабилизатор следует нагрузить на мощное проволочное сопротивление и выставить ток, при котором срабатывает защита. Достоинство этой схемы еще и в том, что регулирующие транзисторы крепятся к шасси (радиатору) без изолирующих теплопроводящих прокладок. При покупке КТ827А обязательна проверка транзисторов на утечку, т.к. очень много попадается брака.

Транзисторный усилитель мощности намоточные данные.

Согласующее устройство (рис.1). L1, L2 – бескаркасные, диаметр провода 1 …1,2 мм, диаметр оправки 16…18 мм, по 35 витков с отводами. С10 – от старых ламповых радиоприемников, зазор не менее 0,5 мм.

Усилитель мощности, А1 Т1 – «бинокль» (два столбика из 4-х тороидальных сердечников каждый, 1000…2000 НМ, К7). I – два витка, провод МПО-0,2; II – 1 виток, провод МПО-0,2.

Т2 – «бинокль» (два столбика из 5-ти сердечников каждый, 1000НМ, К7). 1 – 2 витка по 2 провода МПО-0,2, с отводом от точки соединения конца 1-го провода с началом 2-го; II – 1 виток оплетки коаксиального кабеля диаметром 3…5 мм (желательно посеребренной), или медная трубка. Обмотка I располагается внутри обмотки II, при этом ее оплетка должна плотно облегать витки первой обмотки.

ТЗ – один тороидальный сердечник, 100…600НМ, К16…18. I – 6 витков из 12 скрученных проводов ПЭВ 0,27…0,31, разделенных на 2 группы из 6-ти проводов, с отводом от точки соединения концов проводов первой группы с началом второй. II -1 виток провода МПО-0,2.

Т4 – «бинокль» (два столбика из 7-ми тороидальных сердечников каждый, 400…1000НН, К14…16. I – виток оплетки от коаксиального кабеля диаметром 5…9 мм или медная трубка. II – 2 витка из скрученных 4…5-ти проводов МПО-0,2. Обмотка II – внутри I.
L3 – один тороидальный сердечник, 1000НМ, К10…12, 5 витков провода ПЭВ 0,4…0,5 мм.
L6 – два тороидальных сердечника, 400…1000НМ, К10…12, 8 витков провода ПЭВ 0,9…1,2 мм или скрутки из 5…7 проводов ПЭВ 0,4…0,5 мм.
L1, L2, L4, L5 – стандартные дроссели типа ДМ, L4, L5 индуктивностью 10…15 мкГн на ток не менее 0,4 А.

КСВ-метр, А2

Т1 – тороидальный сердечник 20…50ВЧ, К16…20. I – отрезок коаксиального кабеля, оплетка которого служит электростатическим экраном и заземляется только с одной стороны. II – 15…20 витков ПЭВ 0,2…0,4 мм.

УМ на комплементарных транзисторах — Студопедия

В современной электронике наиболее широко применяются бестрансформаторные двухтактные УМ. Такие УМ имеют хорошие массогабаритные показатели и просто реализуются в виде ИМС.

Возможно построение двухтактных бестрансформаторных УМ по структурной схеме, показанной на рисунке 4.7.

Здесь ФИ - фазоинверсный каскад предварительного усиления (драйвер), УМ - двухтактный каскад усиления мощности.

Довольно широко применяется ФИ на комплиментарных транзисторах.

Использование комплиментарной пары транзисторов VT1 и VT2, имеющих разную проводимость, но одинаковые параметры (например, КТ315-КТ361, КТ502-КТ503, КТ814-КТ815 и др.) позволяет инвертировать фазу входного сигнала на 180° на первом выходе.

Хорошими параметрами обладают двухтактные бестрансформаторные УМ, выполненные на комплиментарных транзисторах. Такие УМ принято называть бустерами. Различают бустеры напряжения и тока. Поскольку усиление напряжения обычно осуществляется предварительными каскадами многокаскадного усилителя, а нагрузка УМ, как правило, низкоомная, то наибольшее распространение получили выходные каскады в виде бустера тока.

При подаче на вход бустера положительной полуволны входного гармонического сигнала открывается транзистор VT1 и через нагрузку потечет ток. При подаче на вход бустера отрицательной полуволны входного гармонического сигнала открывается транзистор VT2 и через нагрузку потечет ток в противоположном направлении. Таким образом, на будет формироваться выходной сигнал.


Включение транзисторов с ОК позволяет получить малое выходное сопротивление, что необходимо для согласования с низкоомной нагрузкой для передачи в нее максимальной выходной мощности. Большое входное сопротивление позволяет хорошо согласовать каскад с предварительным усилителем напряжения. За счет 100% ПООСН.

Благодаря использованию двухполярного источника питания возможна гальваническая связь каскада с нагрузкой, что делает возможным применение токовых бустеров в усилителях постоянного тока. Кроме того, это обстоятельство весьма благоприятно при реализации бустера в виде ИМС.

Существенным недостатком рассматриваемого бустера является большие НИ ( ), что и ограничивает его практическое использование. Свободным от этого недостатка является токовый бустер класса АВ.

Начальные токи покоя баз транзисторов здесь задаются с помощью резисторов и , а также диодов и . При интегральном исполнении в качестве диодов используются транзисторы в диодном включении. Сопротивление вводится для лучшего согласования с предыдущим каскадом усилителя.


При положительной полуволне входного гармонического сигнала диод подзапирается и на базе будет отслеживаться входной потенциал, что приведет к его отпиранию и формированию на сопротивлении нагрузки положительной полуволны выходного гармонического сигнала. При отрицательной полуволне входного гармонического сигнала работает и , и на нагрузке формируется отрицательная полуволна выходного гармонического сигнала.

УПТ

Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты.

Для осуществления передачи сигналов частот, близких к нулю, в УПТ используется непосредственная (гальваническая) связь между каскадами. Однако такая связь приводит к необходимости решения специфических задач:

¨ согласование потенциальных уровней в соседних каскадах;

¨ уменьшения дрейфа (нестабильности) выходного уровня напряжения или тока.

Для целей согласования потенциалов используют транзисторы различной проводимости, для лучшей температурной компенсации применяют диоды и стабилитроны. Применение двухполярного источника питания позволяет непосредственно подключать источник сигнала и нагрузку к УПТ, т.к. в этом случае обеспечены нулевые потенциалы на его входе и выходе.

УПТ с прямым усилением на основе непосредственной связи между каскадами и глубокими ООС позволяют получить при порядка десятков милливольт. В таких УПТ возникает проблема устранения паразитной ОС по цепям питания, ибо не представляется возможным применение обычных фильтров.

УПТ прямого усиления имеют большой температурный дрейф. Кроме температурного дрейфа в таких УПТ существенное влияние оказывают временной дрейф, нестабильность источников питания и низкочастотные шумы.


Упрощенный вариант схемы усилителя мощности на комплементарных транзисторах

Он имеет следующие основные технические характеристики (см. также табл. 4):

Номинальная выходная мощность ....... 70 Вт
Коэффициент гармоник .......... 0,05%
Полоса рабочих частот . . . . . . . . . . 20... 80 000 Гц
Отношение сигнал-шум . . . . . . . . . . 87 дБ
Напряжение питания ........... ±40 В
Ток покоя .............. 100 мА

Усилитель работает в режиме АВ и выполнен с использованием схемотехники предыдущего усилителя. Усилитель также обладает полной симметрией для входного синусоидального сигнала (одинаковость входных сопротивлений для положительной и отрицательной полуволн сигнала), что позволяет снизить нелинейные искажения.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1. Он содержит

дифференциальный каскад на комплементарных транзисторах (VT1-VT4), каскад усиления напряжения (VT5, VT7) и выходной каскад (VT8-VT13). Напряжение питания входного каскада стабилизировано (с помощью стабилитронов VD1, VD2). Транзисторы выходного каскада включены по схеме с общим коллектором. Температурную стабилизацию тока покоя выходных транзисторов обеспечивают диоды VD3-VD5, установленные на общем с транзисторами VT12, VT13 теплоотводе. Элементы LI, R35, R36, C11, R20, С7 предотвращают самовозбуждение усилителя на высоких частотах.

 

um-41.gif
Puc.1

Диоды VD3 - VD5 располагают на радиаторе выходных транзисторов. Катушка L1 содержит 10 витков .провода ПЭВ-2 0,8, намотанного на резисторе R35 (МЛТ-2).

Как и в предыдущем усилителе, вначале необходимо проверить исправность всех элементов. После монтажа (проверив его правильность) усилитель, аналогично предыдущему, подключают к источнику питания. Настройка заключается в установке резистором R29 начального тока выходных транзисторов в пределах 50 ... 70 мА.

Амплитудно- и фазо-частотная характеристики налаженного усилителя приведены на рис.2.

 

um-42.gif
Puc.2

Литература
Д.И.Атаев, В.А.Болотников. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. М. Радио и связь. 1986г.

ЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ МОП ПТ ТРАНЗИСТОРАХ

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

ВВЕДЕНИЕ В Р-КАНАЛЬНЫЕ МОП ПТ

ВВЕДЕНИЕ В Р-КАНАЛЬНЫЕ МОП ПТ 1 S. CLEMENTE AN-940B ВВЕДЕНИЕ В Р-КАНАЛЬНЫЕ МОП ПТ Ознакомление с семейством Р-канальных МОП ПТ фирмы International Rectifier дает разработчику еще одну возможность, которая может упростить схемотехнику,

Подробнее

Операционные усилители

Операционные усилители Электроника Операционные усилители Операционный усилитель (ОУ) многокаскадный усилитель с дифференциальным входом, предназначенный для выполнения математических операций с аналоговыми сигналами. В иностранной

Подробнее

Основные технические характеристики

Основные технические характеристики Назначение: двойной балансный смеситель с отдельным гетеродином Применение: радиостанции КВ и УКВ диапазона. Основные технические характеристики Напряжение питания...6,3 В±10% Потребляемая мощность, не

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5.1. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и классификация усилителей. Усилители переменного напряжения являются наиболее распространенным типом электронных

Подробнее

10. Измерения импульсных сигналов.

10. Измерения импульсных сигналов. 0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,

Подробнее

ШИМ контроллер. TL494. Особенности:

ШИМ контроллер. TL494. Особенности: ШИМ контроллер. TL494 Особенности: Полный набор функций ШИМ-управления Выходной втекающий или вытекающий ток каждого выхода..200ма Возможна работа в двухтактном или однотактном режиме Встроенная схема

Подробнее

Вход Усилитель. Обратная связь

Вход Усилитель. Обратная связь Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

Подробнее

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ.

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель - устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному

Подробнее

Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ 84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

Подробнее

Прочие компоненты системы питания

Прочие компоненты системы питания Прочие компоненты системы питания МИК-ЭН 300-С4Д28-8 электронная нагрузка с управлением от ПК Измеряемое входное напряжение, В до 350 В Количество каналов нагрузки 11 Количество каналов с 3-мя уровня нагрузки

Подробнее

УЗЧ на регуляторе громкости

УЗЧ на регуляторе громкости УЗЧ на регуляторе громкости Этот усилитель имеет минимум навесных элементов, небольшие габариты, поэтому есть возможность размещения его прямо на переменном резисторе регуляторе громкости. Конденсатор

Подробнее

ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ

ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ НТЦ СИТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ К1033ЕУ15хх К1033ЕУ16хх РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ Микросхема

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

RC-ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

RC-ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Кафедра общей физики Л а б о р а т о р н ы й п р а к т и к у м п о о б щ е й ф и з и к е (электричество и магнетизм) Лабораторная

Подробнее

Инвертор реактивной мощности

Инвертор реактивной мощности Инвертор реактивной мощности Устройство предназначено для питания бытовых потребителей переменным током. Номинальное напряжение 220 В, мощность потребления 1-5 квт. Устройство может использоваться с любыми

Подробнее

РАБОТА ОУ НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ

РАБОТА ОУ НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ РАБОТА ОУ НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ Емкостная нагрузка часто преподносит проблемы в работу электронной схемы уменьшается полоса выходного сигнала и скорость его нарастания. Кроме того, возникает отставание

Подробнее

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ 95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

Руководство пользователя

Руководство пользователя Настольный микшер-усилитель -200P -300P -600P -1000P Руководство пользователя Перед работой с прибором, пожалуйста, внимательно прочтите данную инструкцию. Меры предосторожности Инструкция по технике безопасности

Подробнее

Разделительный фильтр

Разделительный фильтр Разделительный фильтр Евгений Карпов, Александр Найденко Рассмотрена схема и конструкция разделительного фильтра для реализации системы двухполосного воспроизведения. Фильтр реализован как отдельное, автономное

Подробнее

Рисунок 4.1 Блок-схема инвертора

Рисунок 4.1 Блок-схема инвертора Тема 4. Инверторы и аккумуляторные батареи (2 часа) Инвертор - прибор преобразующий постоянное напряжение в переменное. Потребность в инверторах существует для решения задачи питания устройств для бытовой

Подробнее

ILA6107Q ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ ВИДЕОУСИЛИТЕЛЬ

ILA6107Q ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ ВИДЕОУСИЛИТЕЛЬ ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ ВИДЕОУСИЛИТЕЛЬ БиКДМОП ТЕХНОЛОГИЯ ILA6107Q включает в себя три видеоусилителя в 9-ти выводном пластмассовом корпусе типа 1506Ю.9-А ГОСТ 17467-88 с двухрядной формовкой выводов по типу SOT111-1

Подробнее

Схема УНЧ на полевых транзисторах

Попробуем заставить транзисторы запеть тёплым ламповым хором.

Оппонент: Почему транзисторный и почему по ламповой схемотехнике? Не лучше ли озадачиться либо классическим ламповым усилителем, либо транзисторным по любой из существующих схем, которых в разных источниках, как грязи в болотах.

Автор: К ламповым усилителям - вообще никаких вопросов. Если не сильно пугает: гибка стальных шасси, приобретение качественных выходных трансформаторов, поиск высоковольтных кондёров и подобранных по параметрам ламп, а будучи звездонутым анодным напряжением в 400 вольт, вы найдёте не только минусы, но и плюсы, то вам дорога в спаянные ряды маньяков лампоманов.

А мы же - ребята ленивые, но умные! Поэтому озадачимся созданием УМЗЧ, полностью выполненного на мощных полевых транзисторах, являющихся, если и не полными твердотельными аналогами ламп, то имеющих близкие к ним квадратичные вольтамперные характеристики, что позволит получить нам на выходе спектр сигналов, аналогичный спектру ламповых усилителей - с преобладанием чётных гармоник и быстрым затуханием гармоник высших порядков.

Теперь по поводу расхожих транзисторных схем, которых "как грязи в болотах". Историю борьбы с феноменом транзисторного звучания, а также основные принципы построения "правильного" усилителя мощности мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Так что для понимания схемотехнической целесообразности конструкции, описываемой в данной статье, рекомендую ознакомиться с приведённой по ссылке информацией.

Здесь же я приведу окоyчательные постулаты, следующие из обозначенного теоретического экскурса:

1. Усилитель должен быть выполнен целиком и полностью на полевых транзисторах, являющихся твердотельными аналогами ламп.
2. Никаких глубоких отрицательных обратных связей в нашем усилителе быть не должно, максимум - внутрикаскадные.
3. Усилитель должен работать в режиме А, что позволит нам достичь приемлемых величин нелинейных искажений при отсутствии обратных связей и напрочь избавит от тепловых искажений.
4. Однотактные транзисторные усилители, обеспечивающие экстремально устойчивую иллюзию звучания лампового усилителя, хороши только для выходных мощностей до 10Вт, поэтому наш выбор - классическая схема двухтактного лампового УМЗЧ, переработанная под комплементарные полевики и не содержащая выходного трансформатора. К тому же двухтактная схема позволяет в пару раз уменьшить ток покоя выходных транзисторов и тем самым во столько же раз увеличить КПД усилителя.
5. "Теория без практики мертва, а практика без теории слепа", - сказал то ли математик Пафнутий Чебышев, то ли полководец Александр Суворов, не суть.

Оппонент: Кстати, а я читал в умной книжке, что оставлять транзисторные усилители без глубоких отрицательных ОС нельзя, даже если они работают в режиме А. Причина - неидентичность и температурная нестабильность характеристик выходных комплементарных транзисторов.

Автор: Сие слова не мальчика, но мужа. Книга - это не только сундук для заначек от жены, но и источник познавательных ценностей. Каждая прочитанная страница повышает уровень интеллекта, но не избавляет от вредных привычек, таких как, например, поковыряться в носу и съесть козявку, или сделать на основании одной прочитанной книги решительные выводы.
Ведь наверняка найдётся и другая книжка, где написано, что две одинаковые лампы не обладают идентичными параметрами, их в идеале ещё надо постараться подобрать из десятка-другого, а выходной трансформатор - как не мотай, не получишь двух идеально одинаковых обмоток.

Оппонент: Я так понимаю, что транзисторы тоже придётся подбирать из десятка-другого.

Автор: Ан нет! Не угадал.
Современные полевые транзисторы, а именно такие мы будем использовать в усилителе, превосходят своих вакуумных собратьев по целому ряду параметров, в частности и по такому важному для работы в оконечных каскадах, как крутизна характеристики (10 А/В против 10-20 мА/В). Поэтому небольшие сопротивления в истоковых цепях транзисторов, не ухудшая усилительных свойств каскада, обеспечат не только температурную стабилизацию, но и подровняют характеристики комплементарной пары транзисторов, а дополнительная местная обратная связь поднимет наш оконечник на труднодостижимый для ламповых схем уровень нелинейных искажений.

Однако пора от слов переходить к делу. Для затравки приведу схему получившегося агрегата,


Рис.1

а морщить лоб, изучать характеристики и разбираться в назначении тех или иных элементов с энтузиазмом начнём уже на следующей странице.

 

усилитель мощности звука 90 Вт на базе транзистора

Используя только четыре транзистора в конфигурации квазимлементарного усилителя, эта схема усилителя мощности транзистора может выдавать мощность 90 Вт при нагрузке 4 Ом и при низких затратах.

Как показано в схеме транзисторного усилителя мощности, в этой схеме нет дорогостоящих компонентов, кроме силовых трансформаторов и динамиков. Как показано на схеме, в этой схеме нет дорогих компонентов, кроме силовых трансформаторов и динамиков.Входной каскад образован этим двумя токовыми драйверами, непосредственно поднятыми парой транзисторов выходного каскада. Концевой уровень транзистора (2N3055) установлен на радиаторе, чтобы сохранить срок службы этих устройств. Поддерживаемый одним источником (80 В / с) на выходе последней ступени, перед динамиком устанавливается конденсатор, который блокирует постоянный ток и просто пропускает аудиосигнал. Схема источника питания Усилитель мощности звука 90 Вт должен быть достаточным для обеспечения тока 1,5 А на канал звука. Таким образом, мощность, необходимая для работы стерео 3А и 6А, требуется для четырех аудиоканалов.

Перечень деталей усилителя мощности 90 Вт:
Резисторы: 2,2 К (2), 47 Ом (3), 470 Ом, 100 Ом, 15 Ом, 0,33 Ом (4)
Конденсаторы: 1 мкФ, 4700 мкФ
Диоды: 1N4001 (2)
Транзисторы: 2N3904, 2N3906, 2N3055 (4)

Метки: схема усилителя мощности 90 ватт схема усилителя мощности транзистора схема усилителя мощности транзистора схема усилителя мощности

,Дополнительный усилитель мощности MOSFET

Дополнительный усилитель мощности MOSFET с общим источником питания:

Преимущества МОП-транзисторов:

Дополнительный усилитель мощности MOSFET

имеет ряд преимуществ перед мощными BJT для применений с усилителями большого сигнала. Одним из наиболее важных отличий является то, что передаточные характеристики MOSFET (I D / V GS ) являются более линейными, чем I C / V BE для BJT.Это помогает минимизировать искажения в выходной форме волны. У мощных МОП-транзисторов не происходит теплового разгона, поэтому в усилителе МОП-транзистора эмиттерные резисторы на выходном каскаде BJT не нужны. Таким образом, потеря рассеянной мощности в резисторах эмиттера устраняется.

Мощные МОП-транзисторы

могут работать параллельно, чтобы уменьшить общее сопротивление канала и повысить уровень выходного тока. В отличие от BJT, работающих параллельно, резисторам нет необходимости выравнивать распределение тока между параллельно подключенными MOSFET.Для работы класса AB затвор-МОП-транзистор должен быть смещен к пороговому напряжению (V TH ) для устройства, чтобы обеспечить его проводимость на низком уровне при отсутствии сигнала.

Усилитель мощности с выходным полем MOSFET:

Четыре выходных транзистора в схеме усилителя могут быть заменены двумя мощными МОП-транзисторами, работающими в качестве источника сигнала. Тем не менее, напряжение затвора FET должно учитываться при расчете напряжения питания, чтобы потребовалось большее напряжение питания, чем с усилителем BJT.В усилителе мощности на рис. 18-36 дополнительные выходные устройства MOSFET работают как дополнительный усилитель мощности MOSFET Common Source. Как будет видно, это позволяет пиковому выходному напряжению приближаться к уровню напряжения питания.

Complementary MOSFET Common Source Power Amplifier

Как и в случае схемы BJT, входной каскад дифференциального усилителя на рис. 18-36 позволяет использовать обратную отрицательную обратную связь (через R 5 ) для стабилизации уровня выходного напряжения do и отрицательную обратную связь переменного тока (через R 4 и R 5 ) для установки усиления по напряжению с обратной связью.Выходные транзисторы Q 3 и Q 4 являются дополнительными МОП-транзисторами, и оба работают как дополнительный МОП-транзистор с общим источником питания. Резисторы от R 6 до R 9 обеспечивают напряжение смещения для установки напряжения затвор-источник Q 3 и Q 4 на пороговый уровень (V TH ) для MOSFET (см. Рис. 18- 37). Резисторы R 10 могут быть включены, как показано, для облегчения регулировки напряжения смещения. Конденсаторы C 3 и C 4 имеют короткое замыкание R 7 и R 8 на частотах сигналов, так что все переменное напряжение с первой ступени подается на клеммы затвора MOSFET.

Complementary MOSFET Common Source Power Amplifier

Положительное напряжение на коллекторе Q 1 увеличивает V GS4 и уменьшает V GS3 . Таким образом, ток утечки Q 4 увеличивается, а Q 3 отключается (см. Рис. 18-38). I D4 протекает через R L , создавая отрицательное напряжение нагрузки. Когда напряжение на Q 1C имеет отрицательное значение, V GS4 уменьшается, а V GS3 увеличивается. Это приводит к увеличению I D3 и отключению Q 4 .Ток нагрузки теперь протекает через Q 3 для создания положительного напряжения нагрузки.

MOSFET Конструкция усилителя мощности:

В усилителе мощности MOSFET Class-AB напряжения затвора FET должны быть смещены до минимального заданного порогового напряжения для устройств. Пиковое выходное напряжение и ток рассчитываются обычным способом, а минимальное напряжение питания составляет

Complementary MOSFET Common Source Power Amplifier

, где R D (on) - сопротивление канала FET.

Complementary MOSFET Common Source Power Amplifier

Требуемое колебание напряжения затвор-источник (ΔV GS ) определяется по I p / г FS . Входной каскад должен обеспечивать ± ΔV GS на коллекторе Q 1 (рис. 18-38). Рассеиваемая мощность в Q 3 и Q 4 определяется так же, как и для ступени BJT. Выбранные МОП-транзисторы должны выдерживать общее напряжение питания и пропускать ток стока, приблизительно равный 1,1 I p. Значения конденсаторов определяются обычным способом.

,
Проектирование транзисторного усилителя. Часть B.

Силовая ступень .

После соревнования предусилителя пришло время разработать силовую часть нашего усилителя. Я хочу, чтобы этот раздел был реализован как усилитель класса B . Мы собираемся выбрать конфигурацию Push-Pull для силовых транзисторов.

Следующее предназначено в качестве учебного пособия, а не профессионального усилия.

На схеме выше мы видим принцип работы двухтактного усилителя.Усилитель состоит из двух дополнительных транзисторов. NPN и PNP. Каждый транзистор усиливает половину волны сигнала. Этот усилитель не предлагает усиление напряжения, но усиление тока. Именно то, что нам нужно, чтобы управлять динамиком.

На приведенной выше схеме мы видим настоящий двухтактный усилитель. «Проблемой» такого усилителя является относительно низкий входной импеданс. Начиная с управления этой ступенью обычным эмиттерным усилителем, который мы разработали для ступени предварительного усилителя.По этой причине мы скомбинируем этот двухтактный каскад с усилителем с общим коллектором.

На схеме выше мы видим «смешивание» двухтактного усилителя с общим коллектором.

Мы видим, что топология Common Collector состоит из транзисторов Q3, Q4. Эти два транзистора объединены в пару Дарлингтона. Мы можем подходить к ним как к одному транзистору с β (бета), равным произведению β каждого транзистора. Если для примера каждый транзистор имеет β, равное 100, общее значение β будет равно 100 * 100 = 10.000.

Резистор R4, R5 используются для теплового равновесия двух силовых транзисторов Q1, Q2 двухтактной ступени. Внутренний резистор каждого транзистора меняется в зависимости от температуры. Без резисторов R4, R5 изменения температуры значительно изменили бы ток эмиттера транзисторов.

Используются силовые транзисторы BD135 и BD136 . Транзисторы для ступени Common Collector: 2N4403 . Диоды D1, D2 1N4148 .Резистор R4, R5 составляет 2 Ом .

Выбор запчастей не оптимален. Это было основано на частях, которые я имел в руках в то время.

В следующей схеме мы можем видеть напряжения и токи нашего усилителя. Надо рассчитать резисторы R1 , R1 и R3 .

Как указывалось ранее, наш усилитель должен управлять динамиком 16 Ом с пиковым напряжением 5 вольт (или пиковым напряжением 2,5 В). Это означает, что ток через динамик будет иметь максимальное значение:

Этот ток будет максимальным током через транзистор Q1 (также Q2 для другой половины периода).Итак:

Мы хотим, чтобы наше постоянное напряжение на выходе равнялось половине напряжения питания (9 вольт). Итак:

Напряжение на эмиттер Q1 составляет:

Коэффициент усиления по току β (бета) силовых транзисторов составляет около 25. Базовый ток для того, чтобы ток, который нам нужен на выходе, должен быть:

Напряжение постоянного тока к базе Q1 составляет:

Ток через R1 и два диода должен быть как минимум в 10 раз больше тока базы силовых транзисторов, чтобы обеспечить стабильное напряжение базы постоянного тока.Этот ток является током эмиттера ступени Common Collector. Итак:

Теперь, когда мы знаем напряжение на R1 и ток через него, мы можем вычислить его значение:

Напряжение на эмиттере Q3 из-за прямого напряжения двух последовательно соединенных диодов будет примерно на 1,4 В ниже, чем напряжение в базе транзистора Q1. Итак:

Напряжение на базе транзистора Q4 будет на 1,4 В ниже, чем напряжение эмиттера транзистора Q3.Прямое напряжение двух соединений база-эмиттер.

Общее усиление транзисторов Q3, Q4 составляет 10.000. Базовый ток Q4 будет:

Нам нужен ток через R3 в 10 раз больше, чем базовый ток Q4. Итак:

Теперь мы знаем напряжение на R3 (напряжение базы Q4) и ток через него, и мы можем вычислить его значение:

Ток через R2 должен быть в 11 раз больше базового тока Q4.Итак:

Теперь мы знаем напряжение на R2 и ток через него, и мы можем рассчитать его значение:

Мы смогли рассчитать R1, R2, R3.

  • R1 = 56 Ом. Доступен из серии резисторов E12.
  • R2 = 92 кОм . Мы собираемся выбрать 100 тыс. Доступных из серии E12.
  • R3 = 43,2 кОм . Мы собираемся использовать потенциометр на 47 кОм, чтобы точно настроить смещение транзисторов и компенсировать изменение значения R2 (от 29 кОм до 100 кОм).

Окончательный проект усилителя, который мы разработали для этой статьи из двух частей.

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Похожие

Конфигурации многоступенчатых усилителей [Analog Devices Wiki]

Для большинства систем один транзисторный усилитель не обеспечивает достаточного усиления или ширины полосы или не будет иметь правильного согласования входного или выходного импеданса. Решение состоит в том, чтобы объединить несколько этапов усиления. У нас есть три основные конфигурации транзисторного усилителя, которые можно использовать в качестве строительных блоков для создания более сложных систем усилителей, которые могут обеспечить более оптимизированные характеристики и производительность.Разделы в этой главе, как правило, используют устройства BJT для иллюстрации концепций схемы, но эти многоступенчатые усилители могут быть сконструированы из устройств MOS FET или их комбинации, так же легко, и методы, используемые для их анализа, во многом аналогичны.

Рисунок 10.1 Двухкаскадный каскадный усилитель

Необходимо учитывать, что происходит, когда неидеальные усилители устанавливаются последовательно. Глядя на пример на рисунке 10.1, становится ясно, что входные и выходные сопротивления (или импедансы) вступают в игру, уменьшая общее усиление.Если бы усилители были идеальными (R из = 0 и R из = 8), а каскады усилителей № 1 и № 2 имели коэффициенты усиления A 1 и A 2 , то общее усиление было бы просто A 1 * A 2 . Для приведенного выше примера, давайте теперь вычислим коэффициент усиления без учета R в и R из каждой ступени, рассматривая их как делители напряжения между двумя ступенями и между последней ступенью и выходной нагрузкой. Обратите внимание, что на практике обычно используются импедансы, Z в , Z из , а не сопротивления, но простое сопротивление поможет проиллюстрировать это здесь.

Первый этап усиления с потерями между этапами № 1 и № 2:

Вторая ступень усиления с потерями из-за R out2 и R L :

Как и следовало ожидать, общее уравнение сводится к идеальному случаю: A V = A 1 * A 2 для двух идеальных этапов, когда мы пропускаем R из в 0 и R в уходят в бесконечность. На самом деле нам нужно всего лишь R из , чтобы перейти к 0, а резисторные делители - к 1.Вышеприведенные уравнения предполагают, что коэффициенты усиления отдельного усилителя A не изменяются с выходной нагрузкой. Этот эффект, если таковой имеется, моделируется в R из .

Для большинства усилителей с интегральной схемой, где R в находится в диапазоне от MΩ до GΩ, а R из находится в диапазоне от 50 до 100 Ω, усиления довольно близки к тому, чтобы быть простым произведением каскадов усиления. Чтобы подтвердить это утверждение, предположим, что операционный усилитель низкой производительности с R из = 100 Ом и R в = 1 МОм, каково усиление с двумя ступенями усиления A 1 и A 2 последовательно? (предположим, R L = 1 МОм)

Ответ довольно близок к A 1 * A 2 .Фактически, вам придется перейти на каскад из 100 ступеней с этими характеристиками, прежде чем вы даже потеряете 1% от ожидаемого идеального усиления (, то есть , чтобы получить 0,99 A 100 ). К тому времени, когда вы достигнете этой точки, другие неблагоприятные воздействия могли бы вызвать гораздо больше проблем, например, тот факт, что шум от каждой последующей ступени добавляется к шуму, поступающему на эту ступень, и дополнительно усиливается на каскаде усилителей.

Существуют практические причины, по которым вы просто не можете продолжать каскадные каскады «навсегда…». Если с DC-связью, реальные смещения могут быть невозможно обрезать.Даже если переменный ток подключен, шум от предыдущих каскадов усиливается каждым выходным каскадом усилителя, создавая лишь источник шума через некоторое время. Мы обычно относим весь шум к входу цепочки сигналов, устраняя эффекты каскадов усиления.

10,1 Каскад из двух однотранзисторных каскадов

Влияние нагрузки на вход и выход можно свести к минимуму путем каскадирования двух усилителей с соответствующими характеристиками входа и выхода. Многоступенчатое каскадирование может использоваться для создания усилителей с высоким входным сопротивлением, низким выходным сопротивлением и большим усилением.

10.1.1 Каскад общего эмиттера / общего коллектора

Каскад каскада усилителя с общим эмиттером, за которым следует каскад усилителя с общим коллектором (эмиттер-повторитель), может обеспечить хороший общий усилитель напряжения, рисунок 10.1.1. Входное сопротивление общего эмиттера относительно высокое, а выходное сопротивление общего коллектора относительно низкое. Вторая ступень повторителя напряжения, Q 2 , не способствует увеличению коэффициента усиления по напряжению, но обеспечивает выходной сигнал, близкий к источнику напряжения (с низким сопротивлением), так что коэффициент усиления практически не зависит от сопротивления нагрузки.Высокое входное сопротивление каскада общего эмиттера Q 1 делает входное напряжение практически независимым от сопротивления входного источника. Несколько каскадов с общим эмиттером могут быть каскадированы со ступенями следящего элемента эмиттера, чтобы уменьшить затухание из-за межкаскадной нагрузки.

Рисунок 10.1.1 Общий эмиттер, общий коллектор

Расчет условий смещения постоянного тока и требуемых значений сопротивления для каждой ступени в каскаде выполняется точно так же, как мы делали в предыдущей главе об одноступенчатых усилителях.Затем следует учитывать эффект межступенчатой ​​загрузки, как мы только что обсуждали в первом разделе этой главы.

10.1.2 Ступени с общим эмиттером постоянного тока

Еще один многоступенчатый усилитель, который нужно исследовать, - это просто каскадировать две общие ступени эмиттера. На рисунке 10.1.2 показаны две ступени общего эмиттера n-типа в каскаде.

Рисунок 10.1.2 Ступени общего эмиттера, связанные с постоянным током

Усложнение в расчете усиления каскадных каскадов происходит из-за неидеальной связи между каскадами из-за нагрузки.Две каскадные ступени общего эмиттера показаны на рисунке 10.1.2. Поскольку входное сопротивление второй ступени (резисторы R 3 и R 4 ) образует делитель напряжения с выходным сопротивлением (R C1 ) первой ступени, общий коэффициент усиления не является просто произведением коэффициента усиления. для отдельных (отдельных) этапов.

Общее усиление напряжения можно рассчитать любым из двух способов. Первый способ: коэффициент усиления первой ступени рассчитывается с учетом нагрузки резисторного делителя R 3 , R 4 .Затем коэффициент усиления второй ступени вычисляется из коллектора Q 1 , который является выходом первой ступени. Поскольку нагрузка (R 3 , R 4 выходного делителя) была учтена в коэффициенте усиления первой ступени, входной величиной коэффициента усиления второй ступени является базовое напряжение Q 2 , v B2 = v o1

Второй способ: усиление первой ступени определяется путем отключения входа второй ступени, что исключает нагрузку на выходе. Затем эквивалентный выход Thevenin первой ступени подключается ко входу второй ступени, и рассчитывается его коэффициент усиления, включая входной делитель, образованный выходным сопротивлением первой ступени и входным сопротивлением второй ступени.В этом случае выходной величиной усиления первой ступени является эквивалентное напряжение Thevenin, а не фактическое напряжение коллектора усилителя с подключенной второй ступенью. Второй способ включает в себя межступенчатую загрузку в качестве входного делителя в усилении второго каскада, в то время как первый способ включает его в качестве выходного делителя в усилении первого каскада.

В многоступенчатых каскадных усилителях с общим постоянным током выходной уровень каждой ступени увеличивается, чтобы поддерживать коллектор более положительным, чем база (работа с постоянным током).Если это «накопление» напряжения является серьезным, на последних стадиях каскада остается небольшая свободная комната. Резисторный делитель R 3 , R 4 на рисунке 10.1.2 не только уменьшает амплитуду сигнала, видимую в основании Q 2 , но также снижает уровень смещения постоянного тока от коллектора Q 1 до более управляемый уровень DC на базе Q 2 . Это происходит за счет общего усиления сигнала в комбинированном усилителе.

10.1.3 Ступени общего эмиттера с переменным током

Можно создать многоступенчатый каскад, в котором каждая ступень смещена отдельно и соединена со смежными ступенями через блокирующие конденсаторы постоянного тока.Вставка соединительных конденсаторов между ступенями блокирует уровень рабочего смещения постоянного тока одной ступени от воздействия на рабочую точку постоянного тока следующей. Это решает многие из ограничений, которые мы видели в разделе 10.1.2. Однако итоговый усилитель больше не может реагировать на входы постоянного тока или очень низкие частоты.

Рисунок 10.1.3 Ступени общего эмиттера с переменным током

Символ бесконечности рядом с конденсаторами связи C 1 C 2 и C 3 используется для указания того, что неопределенная емкость достаточно велика на указанной частоте сигнала, чтобы иметь незначительное реактивное сопротивление, и может рассматриваться как короткое замыкание переменного тока цепи.На этом этапе также полезно отметить, что в случае этих многоступенчатых усилителей можно использовать метод включения конденсаторов через резисторы вырожденного эмиттера R E1 и R E2 для увеличения коэффициента усиления на более высоких частотах. одноступенчатые усилители, обсуждаемые в главе 9.

10.1.4 Дополнительный усилитель пары

Мало того, что NPN-транзисторы или n-типа MOS-устройства могут быть объединены в несколько этапов, так и дополнительные PNP- и p-типа MOS-устройства.Наличие обеих полярностей транзисторов обеспечивает большую гибкость в том, как могут комбинироваться усилители, и может также облегчить смещение.

Например, дополнительный каскадный усилитель показан на рисунке 10.1.4. Вторая ступень общего эмиттера использует транзистор PNP. Процедура расчета усиления аналогична каскаду из всех NPN. Преимущество дополнительного каскадного усилителя заключается в том, что рабочая точка постоянного тока коллектора p-типа имеет тенденцию устранять проблему «суммирования» уровня смещения, с которой мы столкнулись во всем каскаде усилителей общего эмиттера n-типа, который мы исследовали в разделе 10.1.2.

Используя дополнительные устройства, активное смещение уровня может сочетаться с усилением.

Рисунок 10.1.4 Дополнительный каскадный усилитель

Схема двухступенчатого усилителя BJT с комплементарной парой показана на рисунке 10.1.4. Обоснование комплементарного каскада пар - это проблема, которая может возникнуть при каскаде схожих ступеней n-типа. Чтобы избежать насыщения, напряжение коллектора каждой ступени должно быть больше базового напряжения, достаточно большего, чтобы учесть колебание сигнала напряжения коллектора.Однако поскольку базовое напряжение второй ступени берется из коллектора первой ступени, оно по своей природе больше, чем базовое напряжение первой ступени, а напряжение коллектора второй ступени все еще выше. Но это уменьшает доступную амплитуду для усиленного сигнала. Добавление третьего этапа еще больше усугубит эту ситуацию.

Если используется вторая ступень PNP, базовое напряжение, близкое к положительному источнику питания, соответствует желаемому более высокому напряжению коллектора NPN первой ступени.Кроме того, третий каскад NPN может каскадироваться на выходе каскада PNP без серьезной проблемы смещения напряжения каскада подобных каскадов.

Оценка напряжений и токов смещения постоянного тока значительно упрощается в предположении, что базовый ток PNP мал по сравнению с током коллектора NPN. Конечно, это не обязательно так, но есть две причины, способствующие таким отношениям. Учитывая общий источник питания постоянного тока и конфигурацию смещения, можно было бы интуитивно ожидать, что два транзистора будут иметь приблизительно сопоставимые токи коллектора, и тогда типичное значение PNP ß около 120 будет поддерживать аппроксимацию.Своего рода круговые рассуждения, основанные на просвещенном личном интересе, позволяют предположить, что упрощенное приближение, относительно простое для реализации на самом деле, будет реализовано так, чтобы фактически упростить процесс проектирования схемы. В любом случае предположение можно сделать и впоследствии явным образом обосновать, проверив соответствие предположения значениям, рассчитанным с его использованием. И, конечно, корректировки могут быть внесены, если и где это необходимо, в итеративном процессе.

Приближение, которое мы здесь рекомендуем, делает расчеты смещения для каждого этапа эффективно независимыми друг от друга.Сделанная таким образом оценка может быть уточнена второй итерацией, в которой вместо того, чтобы пренебрегать базовым током PNP, используется значение этого тока, оцененное по первой итерации. Это уточнение редко, если когда-либо необходимо. Использование современного программного обеспечения для моделирования цепей, конечно, может ускорить этот итерационный процесс.

10.2 Пример конструкции

Разработайте каскад усилителя с комплементарной парой, используя транзисторы 2N3904 и 2N3906 (β ˜ 120, В, , BE, ˜ 0).7В). Используйте напряжение питания 10 вольт и сопротивление источника 15 кОм. Оцените напряжения и токи смещения постоянного тока и сравните их с результатами компьютерного моделирования. Определите усиление слабого сигнала для номинального сигнала 1 кГц.

Рисунок 10.2.1 Дополнительная пара усилителя

Разделение ступеней для расчета смещения предполагает, что схема, показанная на рисунке 10.2.1, работает как каскад из двух общих ступеней эмиттера, каждая с вырождением эмиттера.Рассмотрим резисторы R E1 и R E2 , которые появляются в трактах эмиттера цепи с малым параметром сигнала. Из-за усиления тока транзистора это сопротивление, преобразованное в базу транзистора, увеличивается с коэффициентом ß + 1, и обычно оно значительно больше, чем r e , с которым оно включено последовательно. Следовательно, примерно, переменное напряжение v b на базе устройства NPN (например) появляется почти полностью через резистор эмиттера.Ток эмиттера малого сигнала по существу равен току коллектора малого сигнала, и приблизительное усиление напряжения для первой ступени составляет -R C1 / R E1 . (Обратите внимание на фазовый сдвиг на 180 °) Аналогичным образом оценка усиления напряжения каскада PNP составляет -R C2 / R E2 . Для двухкаскадного каскада оценка усиления является произведением этих двух коэффициентов усиления. Однако обратите внимание, что также есть входные потери передачи R B / (R B + 15 кОм). Где R B может быть аппроксимирован параллельной комбинацией резисторов смещения R 1 и R 2

Первым шагом является оценка токов и напряжений смещения постоянного тока для конструкции с использованием упрощенных моделей BJT с большим сигналом.

Далее мы используем упрощенную модель транзистора с малым параметром сигнала для оценки усиления напряжения переменного тока. Сравните эту оценку с приблизительным расчетом, описанным выше, а также с вычисленным коэффициентом усиления.

В этом отношении дополнительно рассмотрим значение того, что усиление каждой ступени в значительной степени зависит от отношения сопротивления коллектора к (непроходимому) сопротивлению эмиттера.

Этот раздел может быть неполным из-за отсутствия интереса.

10.3 Каскад

Каскод представляет собой двухступенчатый усилитель, состоящий из одного усилителя транскондуктивности (обычно каскад общего источника / излучателя), за которым следует повторитель тока (обычно общий каскад затвора / базы).По сравнению с одним усилительным каскадом эта комбинация может иметь одно или несколько из следующих преимуществ: более высокая изоляция входа-выхода, более высокое входное сопротивление, более высокое выходное сопротивление, более высокое усиление или более высокая полоса пропускания. В современных схемах каскод часто состоит из двух транзисторов (BJT или FET), один из которых работает как общий эмиттер / источник, а другой - как общая база / затвор. Каскад улучшает изоляцию ввода-вывода (или обратной передачи), так как существует меньшая прямая связь между выходом и входом.Это значительно уменьшает умножение Миллера емкости паразитной связи между входом и выходом и, таким образом, способствует намного более высокой пропускной способности.

На рисунке 10.3.1 показана базовая форма усилителя каскадного кода с общим усилителем эмиттер / источник в качестве входного каскада, Q 1 или M 1 , управляемый источником сигнала V в . Затем на этот входной каскад подается общий базовый / затворный усилитель Q 2 или M 2 в качестве выходного каскада с выходным сигналом В из .

Рисунок 10.3.1. Усилитель Cascode

Преимущество конфигурации каскада связано с размещением верхнего транзистора в качестве нагрузки на выходной клемме входного транзистора (коллектор / сток). Этот верхний транзистор называется устройством кодирования. Поскольку на высоких частотах основание / затвор транзистора каскадного кода эффективно заземляются источником постоянного напряжения В Bias , напряжение эмиттера / истока запирающего устройства (и, следовательно, коллектор / сток нижнего входного транзистора) поддерживается при более постоянном напряжении в течение операция.Другими словами, устройство cascode демонстрирует низкое входное сопротивление для нижнего транзистора, что делает усиление напряжения, наблюдаемое на коллекторе / стоке нижнего устройства, очень маленьким, что резко снижает емкость обратной связи Миллера от коллектора нижнего транзистора к базе или стоку к воротам. Эта потеря усиления по напряжению восстанавливается с помощью каскадного транзистора. Таким образом, транзистор с кодовым кодом позволяет нижней ступени общего эмиттера / источника работать с минимальной отрицательной (миллеровской) обратной связью, улучшая полосу пропускания всего усилителя.

База или затвор устройства Cascode электрически заземлены, поэтому заряд и разряд паразитной емкости C куб. На частотный отклик влияют только частоты выше соответствующей постоянной времени RC: в случае устройства FET t = C dg R D || R из , а именно f = 1 / (2pt), довольно высокое частота, потому что C дг мало.То есть верхний вентиль FET не страдает от умножения Миллера на C dg .

Если бы каскадное устройство устройства работало в одиночку, используя его эмиттер или источник в качестве входного узла (, то есть конфигурация общего основания / затвора), он имел бы хорошее усиление напряжения и широкую полосу пропускания. Однако его низкий входной импеданс ограничил бы его полезность драйверами с очень низким импедансным напряжением. Добавление нижней общей ступени эмиттер / источник приводит к увеличению входного импеданса, что позволяет управлять каскадной ступенью источником более высокого импеданса.

Если бы заменить верхнее устройство типичной резистивной нагрузкой и взять выходной сигнал от коллектора входного транзистора или потребить общую конфигурацию эмиттер / источник, это дало бы тот же входной импеданс, что и конфигурация каскадного кода, но конфигурация каскадного кода могла бы предложить потенциально большее усиление и намного большая пропускная способность.

Как показано, схема каскадного кода, использующая два сложенных полевых транзистора, накладывает некоторые ограничения на два полевых транзистора, а именно: верхний полевой транзистор должен быть смещен, чтобы его напряжение источника было достаточно высоким (нижнее напряжение стока полевого транзистора может колебаться слишком низко, вызывая его выход из насыщения) ,Страхование этого условия для полевых транзисторов требует тщательного подбора пары или специального смещения верхних ворот полевого транзистора, что увеличивает стоимость.

Схема каскадного кода может быть построена с использованием транзисторов одного типа или даже смешана с одним полевым транзистором и одним BJT. В последнем случае BJT должен быть верхним транзистором; в противном случае (нижний) BJT всегда будет насыщаться (если не предприняты экстраординарные шаги для его смещения).

10.3.2 Методы смещения Cascode

Рисунок 103.2 методы смещения каскода

Предположим, мне нужно построить усилитель, который работает от источника питания 100 Вольт, однако имеющиеся у меня транзисторы имеют напряжение пробоя коллектора к эмиттеру (BV CEO ) всего 25 вольт. Каскадный код или последовательность кодов также могут быть объединены с лестницей напряжения для формирования высоковольтного транзистора. Входной транзистор может быть любого типа CEO с низким BV , в то время как другие, действующие как линейные последовательные стабилизаторы напряжения, должны быть способны выдерживать значительную долю напряжения питания.Усилитель показан на рисунке 10.3.3.

Обратите внимание, что при большом перепаде выходного напряжения их базовые напряжения не должны шунтироваться на землю с помощью конденсаторов, а верхний лестничный резистор должен выдерживать полное напряжение питания.

10.3.4 Сложенный каскод

Вместо того, чтобы устанавливать транзисторы один на другой, что может уменьшить или ограничить доступное колебание сигнала, часто выгодно «сложить» устройство кодирования, как показано на рисунке 10.3.5.

Рисунок 10.3.5 Простой сложенный усилитель каскадного кода

10.3.5 Методы сложного каскадного смещения

10.3.6 Шунт обратной связи Cascode

Кроме того, вариант усилителя каскадного кода объединяет его с шунтовой обратной связью. Базовая схема обратной связи шунта показана на рисунке 10.3.7 (a) и с моделью BJT T (b).

Рисунок 10.3.7 Усилитель с общим эмиттером с обратной связью

Это транзисторный усилитель (вход по току, выход по напряжению) с сопротивлением:

если R L подходит в качестве источника тока (является большим относительно R F ).Для R F »r e и α ≈ 1, поперечное сопротивление составляет примерно R F . Усилитель с обратной связью может использоваться для высокоскоростных приложений. В сочетании с каскадным кодом полученный усилитель - каскадный код обратной связи шунта - показан на рисунке 10.3.8 (а) с моделью слабого сигнала в (б).

Рисунок 10.3.8 Каскадный код обратной связи шунта

R 1 последовательно с R 2 в основном R F .Поскольку ток через R 2 теряет оба базовых тока перед возвратом во входной узел, во втором члене усиления появляются как Q1 , так и Q2 . В отличие от простой ступени обратной связи с шунтом, C bc любого BJT не шунтирует R F и делится между транзисторами. Напряжение на базе Q 2 изменяется, так как средняя точка делителя напряжения R 1 , R 2 и Q 2 не является чисто общей базовой конфигурацией.Два значения резистора обратной связи могут быть выбраны, чтобы отрегулировать степень эффекта Миллера на переходах базового коллектора транзисторов.

Если скорость не является самым важным конструктивным параметром, но напряжение есть, то этот усилитель обеспечивает преимущество разделения напряжения коллектора на две серии BJT. Если R 1 = R 2 , то каждый BJT должен иметь только около половины напряжения пробоя усилителя с одним BJT. Опять же, каскад представляет преимущество для приложений высокого напряжения.

Еще одна вариация каскадного кода с шунтирующей обратной связью использует один резистор обратной связи, как показано на рисунке 10.3.8 (а), вместе с блок-схемой (для анализа обратной связи) динамической модели схемы (b). (Z F - это R F параллельно с C F и Z L - это R L параллельно с C L .) Добавлен C F для предоставления дополнительного параметра для настройки динамический ответ усилителя. Постоянная времени пропускной способности усиления транзистора,? T , относится к f T :

Для Rf Cf » T1 , T2 , то полюсы отклика усилителя следуют по круговому s-образному положению, так как t T2 изменяется.Поскольку Q 2 сделан более медленным транзистором, полюсы замкнутого контура сходятся, затем отрываются от реальной оси и следуют по круговому пути к началу координат. Изменение τ T1 , Cf или C L следует вертикальному расположению. Когда любой из них увеличивается в значении, полюса перемещаются вертикально к реальной оси, затем разделяются вдоль оси, направляясь к началу координат и отрицательной бесконечности.

Динамический входной импеданс этого усилителя интересен. Для бесконечного Rf и ß Q1 входное сопротивление должно быть бесконечным, но это не так.Статическое входное сопротивление бесконечно, но не динамическое сопротивление. Это необычное явление станет предметом будущей статьи. (Подсказка: примените шаг 1- В к входу и проследите через эффекты. Когда узел коллектора реагирует на шаг ввода (но не как шаг, из-за емкости), то каков ток через Cf? Если если она постоянна, то какое сопротивление дает постоянный ток из-за постоянного входного напряжения, как на входном узле?)

10.3.7 Cascode Review

Усилитель каскода, с его вариациями, является ключевым элементом в наборе инструментов полезные схемы.Он имеет преимущества для увеличения полосы пропускания и для высоковольтного усилителя Приложения.

  • Усилитель каскода состоит из общей ступени эмиттера, нагруженной эмиттером общей базовой ступени.

  • Тяжело нагруженная ступень с общим эмиттером имеет низкий коэффициент усиления 1, преодолевая эффект Миллера

  • Каскадный усилитель имеет высокий коэффициент усиления, умеренно высокий входной импеданс, высокий выходной импеданс и высокую полосу пропускания.

Дополнительные примечания по сдвигу уровня в многоступенчатых усилителях

В многоступенчатых усилителях на интегральных схемах конденсаторы связи между каскадами почти всегда не используются, поскольку их нельзя сделать достаточно большими для разумной работы на низких частотах.Таким образом, этапы связаны по постоянному току. Это означает, что смещения напряжения, такие как В, , BE , падения между ступенями могут начать складываться… ступени, называемые смещателями уровня, могут использоваться для компенсации, где это необходимо. Последователи излучателя или источника обеспечивают сдвиг уровня постоянного тока В BE или В GS и могут быть вставлены между ступенями с потерей сигнала, так как их усиление очень близко к +1. При использовании транзисторов PNP и NPN или PMOS и NMOS направление сдвига уровня на сдвиг может увеличиваться или уменьшаться по напряжению.Другим типичным устройством сдвига уровня может быть просто вырожденный усилитель с общим эмиттером (он может обеспечивать усиление или просто действовать в качестве инвертирующего буфера, если R E = R C ). Выбор R C «программирует» напряжение покоящегося коллектора переключателя уровня и, таким образом, может использоваться для «центрирования» выходного напряжения операционного усилителя, чтобы он мог отклоняться как положительно, так и отрицательно от своей точки покоя.

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

университет / курсы / электроника / текст / глава-10.txt · Последнее изменение: 18 ноября 2015 г. 03:16 по dmercer

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о