Усилитель переменного тока на транзисторе: принцип работы и характеристики

Как работает усилитель переменного тока на транзисторе. Какие основные схемы включения транзисторов используются в усилителях. Какие параметры характеризуют работу транзисторного усилителя. Как рассчитать коэффициент усиления и входное сопротивление усилителя.

Содержание

Принцип работы транзисторного усилителя переменного тока

Усилитель переменного тока на транзисторе предназначен для увеличения амплитуды входного сигнала переменного тока. Принцип его работы основан на свойстве транзистора управлять большим током коллектора с помощью малого тока базы.

Основные элементы простейшего усилительного каскада на биполярном транзисторе:

Биполярный транзистор
Источник питания
Резистор в цепи коллектора
Резисторы для задания режима по постоянному току
Разделительные конденсаторы на входе и выходе

Входной сигнал подается на базу транзистора через разделительный конденсатор. Изменение напряжения на базе вызывает пропорциональное изменение тока коллектора. Это приводит к изменению напряжения на коллекторном резисторе, которое и является усиленным выходным сигналом.

Основные схемы включения транзисторов в усилителях

Существует три основные схемы включения биполярных транзисторов в усилителях:

1. Схема с общим эмиттером (ОЭ)

Это наиболее распространенная схема, обеспечивающая усиление как по току, так и по напряжению. Основные особенности:

Высокий коэффициент усиления по напряжению (до 1000)
Среднее входное сопротивление (единицы-десятки кОм)
Инвертирование фазы сигнала

2. Схема с общей базой (ОБ)

Характеризуется следующими свойствами:

Коэффициент усиления по напряжению близок к 1
Очень низкое входное сопротивление (десятки Ом)
Высокое выходное сопротивление
Отсутствие инверсии фазы сигнала

3. Схема с общим коллектором (ОК)

Называется также эмиттерным повторителем. Ее особенности:

Коэффициент усиления по напряжению чуть меньше 1
Очень высокое входное сопротивление (сотни кОм — единицы МОм)
Низкое выходное сопротивление
Отсутствие инверсии фазы сигнала

Основные параметры транзисторного усилителя

Работу усилителя переменного тока характеризуют следующие основные параметры:

Коэффициент усиления по напряжению

Определяется как отношение амплитуды выходного напряжения к амплитуде входного:

K_U = U_вых / U_вх

Для схемы с ОЭ коэффициент усиления по напряжению можно рассчитать по формуле:

K_U ≈ -R_к / r_э‘

Где R_к — сопротивление в цепи коллектора, r_э‘ — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.

Входное сопротивление

Это отношение входного напряжения к входному току усилителя. Для схемы с ОЭ входное сопротивление можно оценить как:

R_вх ≈ β · r_э‘

Где β — коэффициент усиления транзистора по току.

Выходное сопротивление

Характеризует внутреннее сопротивление усилителя со стороны выхода. Для схемы с ОЭ приближенно равно сопротивлению коллекторного резистора.

Частотные характеристики транзисторного усилителя

Важными параметрами усилителя являются его частотные характеристики:

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

Показывает зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала. Типичная АЧХ имеет полосу пропускания, ограниченную нижней и верхней граничными частотами.

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ)

Отражает зависимость сдвига фаз между выходным и входным сигналами от частоты. Для схемы с ОЭ характерен сдвиг фазы на 180° в полосе пропускания.

Многокаскадные усилители

Для получения большего усиления используют многокаскадные усилители, состоящие из нескольких последовательно соединенных усилительных каскадов. Основные характеристики многокаскадных усилителей:

Общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов
Входное сопротивление определяется первым каскадом
Выходное сопротивление определяется последним каскадом
Полоса пропускания сужается по сравнению с однокаскадным усилителем

Методы стабилизации режима работы транзисторного усилителя

Для обеспечения стабильной работы усилителя при изменении температуры и разбросе параметров транзисторов используются следующие методы стабилизации:

Эмиттерная стабилизация

В цепь эмиттера вводится резистор, создающий отрицательную обратную связь по току. Это уменьшает зависимость тока коллектора от температуры и параметров транзистора.

Коллекторная стабилизация

Режим по постоянному току задается с помощью делителя напряжения в цепи базы. Это обеспечивает стабильность положения рабочей точки транзистора.

Применение транзисторных усилителей переменного тока

Усилители переменного тока на транзисторах находят широкое применение в различных областях электроники:

Аудиотехника (усилители звуковой частоты)
Радиотехника (усилители промежуточной частоты)
Измерительная техника (усилители для датчиков)
Системы автоматики и управления
Телекоммуникационное оборудование

Благодаря простоте, надежности и хорошим характеристикам транзисторные усилители остаются востребованными, несмотря на развитие интегральных схем.

1. Усилители переменного тока

Усилитель переменного тока – это устройство, предназначенное для усиления входного сигнала, как правило, синусоидальной формы. Такие усилители в основном выполняются на транзисторах, как биполярных, так и полевых, причем используются различные схемы их включения.

Усилители, как правило, выполняют из нескольких каскадов, осуществляющих последовательное усиление сигнала. В зависимости от выполняемых функций усилительные каскады разделяют на

каскады предварительного усиления и выходные каскады. Каскады предварительного усиления предназначены для повышения уровня сигнала по напряжению, а выходные каскады – для получения требуемых значений тока или мощности сигнала в нагрузке.

Простейший усилитель на одном биполярном транзисторе, включенном по наиболее распространенной схеме с общим эмиттером, представлен на рис 1.1.

Рис. 1. 1. Структурная схема (а) и временная диаграмма (б) усилительного каскада

Особенностью этой схемы является малые нелинейные искажения и низкий коэффициент полезного действия (КПД), который зависит от величины входного сигнала и колеблется в пределах (0 … 25 %). Такой режим усилителя с малыми нелинейными искажениями называется режимом класса А. Усилители могут работать еще в нескольких классах – В, АВ, С и Д.

Основными элементами каскада являются управляемый элемент (УЭ), функцию которого выполняет биполярный или полевой транзистор, и резистор R. Совместно с источником питания Е, эти элементы образуют выходную цепь каскада. Усиливаемый сигнал U_вх принятый для простоты синусоидальным, подается на вход УЭ. Выходной сигнал напряжения снимается с выхода УЭ или с резистора R.

Выходное напряжение создается за счет падения напряжения на резисторе R при протекании по нему выходного тока усилительного элемента УЭ. Поскольку ток УЭ изменяется по закону, заданному входным напряжением, то и падение напряжения на резисторе R изменяется во времени по такому же закону. В соответствии со структурной схемой рис. 1.1, а закон изменения выходного напряжения определяется выражением

u_вых = Е − i(u_вх)·R,

где второе слагаемое определяет переменную составляющую выходного сигнала.

При подаче переменного напряжения на вход УЭ происходит изменение тока в его цепи, а, следовательно, и напряжения на резисторе R. Таким образом, происходит процесс преобразования энергии источника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения тока УЭ по закону, задаваемому входным сигналом.

Выходное сопротивление каскада равно сопротивлению резистора R и параллельно соединенного выходного сопротивления УЭ. Однако выходное сопротивление транзисторов очень велико, поэтому оно практически не оказывает влияния на выходное сопротивление.

Для обеспечения работы усилительного каскада при переменном входном сигнале в его выходной цепи должны быть созданы постоянные составляющие тока I₀ и напряжения U₀ (рис. 1.1,б). Эту задачу решают путем подачи во входную цепь каскада кроме переменного усиливаемого сигнала соответствующего постоянного напряжения U_0вх(рис. 1.1,а), или постоянного входного тока I_0вх.

Постоянные составляющие тока и напряжения определяют так называемый режим покоя усилительного каскада. Параметры режима покоя во входной цепи (U_0в_x и I_0вх) и в выходной цепи (U₀ и I₀) характеризуют состояние схемы в отсутствие входного сигнала.

Показатели усилительных каскадов зависят от способа включения транзистора, исполняющего роль управляемого элемента.

В связи с этим анализ усилительных каскадов на биполярных транзисторах проводится для трех способов включения: с общим эмиттером ОЭ, общим коллектором ОК и общей базой ОБ. Однако наибольшее распространение для усиления напряжения получила схема с ОЭ (рис. 1.2) как имеющая максимальный коэффициент усиления по мощности.

Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства

Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства

Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства

Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления.

Книга 2. Усилительные устройства, корректирующие элементы и устройства. Колл. авторов. Под ред. засл. деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук проф. В. В. Солодовникова. М., изд-во «Машиностроение», 1975, 687 с.

Данная книга является второй книгой коллективного труда по элементам и устройствам систем автоматического регулирования и управления.

В книге, состоящей из двух разделов, рассматриваются разнообразные усилительные и корректирующие элементы и устройства автоматики. Первый раздел посвящен электронным ламповым, полупроводниковым, магнитным, электромашинным, электромеханическим, гидравлическим, пневматическим и другим усилителям; второй — электрическим, электромеханическим, гидравлическим и пневматическим корректирующим устройствам. Эти сведения необходимы для выбора и разработки элементов и устройств на этапе проектирования систем регулирования и управления.

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА САР
ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНЫХ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ, СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
4. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
5. ВЫБОР И РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ГЛАВА II. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПОВЫЕ И ИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
1. ОСНОВЫ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СХЕМ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
3. БАЛАНСНЫЕ МОСТОВЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ
4. СТАБИЛИЗАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ
5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ
6. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
7. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
8. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИОННОГО (ТИРАТРОННОГО) УСИЛИТЕЛЯ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРАТРОНОМ
9. ФОРМИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
10. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ ТИРАТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
ГЛАВА III.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
1. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Цепи смещения.
Цепи связи.
2. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ ТОКА
Полупроводниковые демодуляторы.
3. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ В РЕЖИМЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
Режимы импульсного регулирования мощности.
Управление силовыми транзисторами.
4. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ
5. ТИРИСТОРЫ. ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПАРАМЕТРЫ И СВОЙСТВА
6. СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ
7. ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ С ВЫХОДОМ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ (РЕГУЛИРУЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ)
8. ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ С ВЫХОДОМ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
9. ТИРИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ПИТАНИЕМ ОТ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
10. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
11. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
ГЛАВА IV. КВАНТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ
2. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ РАДИОДИАПАЗОНА
Квантовые усилители радиодиапазона.

3. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ ОПТИЧЕСКОГО И ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНОВ
Оптический квантовый усилитель
4. ПРИМЕНЕНИЕ В САР КВАНТОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ И ГЕНЕРАТОРОВ РАДИОДИАПАЗОНА, ОПТИЧЕСКОГО И ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНОВ
ГЛАВА V. МАГНИТНЫЕ И МАГНИТНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ
2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
3. ОДНОТАКТНЫЕ МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ (УПРАВЛЯЕМЫЕ ДРОССЕЛИ И ТРАНСФОРМАТОРЫ)
4. МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С САМОНАСЫЩЕНИЕМ
Релейный режим работы усилителей с самонасыщением.
5. ДВУХТАКТНЫЕ МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ВЫХОДОМ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
6. ДВУХТАКТНЫЕ МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ВЫХОДОМ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
7. МАГНИТНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ
ГЛАВА VI. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
2. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ И С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
3. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ПОПЕРЕЧНЫМ ПОЛЕМ
4. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ПРОДОЛЬНОГО И ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ
5. ВЛИЯНИЕ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭМУ ВИХРЕВЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ ТОКОВ, ГИСТЕРЕЗИСА И СДВИГА ЩЕТОК С НЕЙТРАЛИ
6.

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАШИННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
7. НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ
ГЛАВА VII. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ
2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ
3. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЛИНЕАРИЗОВАННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ РЕЛЕ
4. БЕСКОНТАКТНЫЕ ЛИНЕАРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕЙНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
ГЛАВА VIII. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
3. ОДНОКАСКАДНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ С ЗОЛОТНИКОМ
4. ОДНОКАСКАДНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ СО СТРУЙНОЙ ТРУБКОЙ
5. СХЕМЫ И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ДВУХКАСКАДНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
6. СТАТИКА ДВУХКАСКАДНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
7. ДИНАМИКА ДВУХКАСКАДНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
8. УНИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
ГЛАВА IX. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
2.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ СО СТРУЙНОЙ ТРУБКОЙ
3. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ С ЗОЛОТНИКОМ
4. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ С СОПЛОМ – ЗАСЛОНКОЙ
5. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ С ЗАСЛОНКОЙ
6. МНОГОКАСКАДНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
РАЗДЕЛ II. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА
ГЛАВА X. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Основные соотношения для синтеза пассивного RC-четырехполюсника.
3. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Активные четырехполюсники, получаемые с помощью конверторов отрицательного сопротивления.
Активные четырехполюсники, получаемые с помощью гираторов.
4. НЕКОТОРЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА НЕЛИНЕЙНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
5. ОСОБЕННОСТИ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ГЛАВА XI. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Дифференцирующий трансформатор.
Электрические интегрирующие элементы.

2. ТИПОВЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА
3. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Четырехполюсники с активными элементами на основе операционных усилителей (ОУ) и конверторов отрицательного сопротивления (КОС).
4. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАННОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ В ВИДЕ СХЕМЫ ПАССИВНОГО ЛИНЕЙНОГО КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
5. НЕЛИНЕЙНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
8. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Многоканальные нелинейные логические устройства.
ГЛАВА XII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ RLC-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
2. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ RC-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
3. АКТИВНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ RC-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
4. САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
5. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ
6. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯМИ
7.

НЕЛИНЕЙНЫЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ГЛАВА XIII. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
1. ТАХОГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Погрешности тахогенератора постоянного тока.
2. НЕКОТОРЫЕ СХЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТАХОГЕНЕРАТОРОВ
3. АСИНХРОННЫЕ ТАХОГЕНЕРАТОРЫ
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Пассивный тахометрический мост переменного тока.
Активные тахометрические мосты.
ГЛАВА XIV. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
2. ГИБКИЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ
4. ЖЕСТКИЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ
5. ГИБКИЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
6. СЛОЖНЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ПОСТОЯННОГО ТОКА
ПРИЛОЖЕНИЕ II. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ III. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
БИБЛИОГРАФИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КНИГИ

Усилители BJT | CircuitBread.

_e , I _b , V _c и V _ce (приведены среднеквадратичные значения, если не указано иное).

Мгновенные величины представлены как строчными буквами, так и нижними индексами, такими как I _C, I _E, I _B и V _CE . Для определенной формы сигнала напряжения

vce может быть любым мгновенным значением на кривой.

В значениях внутреннего сопротивления транзистора используется строчная буква r’ , чтобы показать, что это сопротивление переменному току. Примером может служить внутреннее сопротивление эмиттера переменного тока, r’ _е .

Линейный усилитель

Линейный усилитель обеспечивает усиление сигнала без каких-либо искажений, так что выходной сигнал является точной усиленной копией входного сигнала.
Транзистор с синусоидальным источником переменного тока, емкостно связанным с базой через C ₁, и нагрузкой, емкостно связанной с коллектором через C ₂, показан на рис. 2.

Рис. 2: Усилитель с делителем напряжения смещения от источника переменного напряжения с внутренним сопротивлением Rs

Конденсаторы связи блокируют постоянный ток и, таким образом, не позволяют R _s и R _L изменять напряжения смещения постоянного тока на базе и коллекторе.
Конденсаторы в идеале выглядят как короткие замыкания на сигнальное напряжение. V _s заставляет V _b изменяться по синусоиде выше и ниже своего уровня смещения постоянного тока, V _BQ . Результирующее изменение I _b приводит к большему изменению I _c из-за коэффициента усиления по току транзистора.
При увеличении I _c напряжение коллектора уменьшается. I _c изменяется выше и ниже своего значения Q-точки, I _CQ, в фазе с I _b.
V _ce колеблется выше и ниже своего значения точки Q, V _CEQ , не совпадает по фазе с V _b . Транзистор всегда создает инверсию фаз между напряжением базы и напряжением коллектора.

Модели с транзисторами переменного тока

Параметры r

Рис. 3. Обычно используемые параметры r для биполярных транзисторов

r Параметр транзистора модели

Рисунок 4: r-параметр транзистора модели

Влияние сопротивления базы переменного тока r _b ‘ обычно достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь, поэтому его можно заменить коротким замыканием.
Сопротивление коллектора переменного тока r _c‘ обычно составляет несколько сотен кОм и может быть заменено открытым.
Полученная упрощенная эквивалентная схема r-параметров показана на рис. 4(b).

Рис. 5: Связь символа транзистора с моделью r-параметра

Работа транзистора от переменного тока: Между клеммами эмиттера и базы появляется сопротивление. Это сопротивление, «видимое» при взгляде на эмиттер транзистора с прямым смещением.
Коллектор действует как зависимый источник тока α _ac I _e или, что то же самое, β _ac I _b (символ в форме ромба). Они показаны символом транзистора на рис. 5.

Определение r _e ‘ по формуле

Сопротивление эмиттера переменного тока, r _e ‘, является наиболее важным параметром r для анализа усилителя.
Для приблизительного значения r _e ‘ можно использовать

Сравнение бета-версии AC (β _ac ) с бета-версией DC (β DC

) между βac и βDC
ч Параметры
Рисунок 7: Основные параметры ac
Четыре основных параметра ac h: h _i , h _r , h _f и h _o . Каждый из параметров имеет второй нижний индекс для обозначения конфигурации усилителя с общим эмиттером (e), общей базой (b) или общим коллектором (c).
Рис. 8. Нижние индексы параметров h для каждой конфигурации усилителя
Взаимосвязь параметров h и параметров r
Усилитель с общим эмиттером
В конфигурации с общим эмиттером (CE) эмиттер является общей клеммой или заземлением для сигнала переменного тока.
Усилители CE обладают высоким коэффициентом усиления по напряжению и току.
На рис. 9 показан CE-усилитель с делителем напряжения смещения и разделительными конденсаторами C ₁ и C ₃ , а также шунтирующим конденсатором C ₂ . Vin имеет емкостную связь с выводом базы, а Vout емкостно связан от коллектора к нагрузке.
Усиленный выходной сигнал не совпадает по фазе с входным на 180°.
Рис. 9. Усилитель с общим эмиттером
Поскольку сигнал переменного тока подается на базу в качестве входа и снимается с коллектора в качестве выхода, эмиттер является общим как для входного, так и для выходного сигналов.
Нет сигнала на излучателе, потому что C ₂ замыкает излучатель на землю на частоте сигнала.
Анализ постоянного тока
Сначала необходимо определить значения смещения постоянного тока.
Эквивалентная схема постоянного тока разработана путем удаления конденсаторов, поскольку они кажутся разомкнутыми при смещении постоянного тока. Это также удаляет R _L и источник сигнала. Эквивалентная схема постоянного тока на рис. 9 показана на рис. 10.
Рисунок 10: Эквивалентная схема постоянного тока для усилителя на рис.
Конденсаторы заменены эффективными короткими замыканиями, поскольку их номиналы выбраны таким образом, что X _C на частоте сигнала пренебрежимо малы.
Источник постоянного тока заменен землей.
Рисунок 11: Эквивалентная схема переменного тока для усилителя на рисунке 9
Напряжение переменного тока на базе
Если внутреннее сопротивление источника переменного тока равно 0, то все напряжение источника появляется на клемме базы.
Если источник переменного тока имеет ненулевое внутреннее сопротивление, при определении фактического напряжения сигнала на базе необходимо учитывать три фактора:
сопротивление источника (R _s ) сопротивление (R ₁ ||R ₂ )
Входное сопротивление переменного тока на базе транзистора (R _in(base) )
Рис. и упрощается за счет объединения R ₁ , R ₂ и R _in(base) параллельно, чтобы получить общее входное сопротивление, R _in(tot) .
. Сопротивление коллектора переменного тока, r’ _c, как правило, намного больше, чем R _C , приближение обычно справедливо. 9
Коэффициент усиления по напряжению без обходного конденсатора / р’ _и .
Без шунтирующего конденсатора эмиттер больше не заземлен по переменному току. R _E определяется сигналом переменного тока между эмиттером и землей и добавляется к re’ в формуле усиления по напряжению.

Эффект R _E заключается в уменьшении коэффициента усиления переменного напряжения.

Влияние нагрузки на усиление напряжения схема.

Сопротивление коллектора на частоте сигнала равно R _C параллельно с R _L . Общее сопротивление коллектора переменного тока равно

Выражение коэффициента усиления по напряжению принимает вид

Стабильность коэффициента усиления по напряжению

Стабильность — это мера того, насколько хорошо усилитель сохраняет расчетные значения при изменении температуры или для транзистора с другим β.
Существует проблема со стабильностью, поскольку коэффициент усиления переменного напряжения зависит от r’ _e , которые, в свою очередь, зависят от I _E и температуры.
Когда r’ _e увеличивается, усиление уменьшается и наоборот.

R ‘_E Для стабилизации усиления напряжения

Ballaming используется для минимизации эффекта R’ _E
9 , без SODTAUCTICE, наведите Voltate.
Этот метод «заглушает» влияние усиления по напряжению; компромисс между наличием шунтирующего конденсатора на резисторе R _E и вообще без шунтирующего конденсатора.
Общее внешнее сопротивление эмиттера R _E образовано двумя эмиттерными резисторами R _E1 и R _E2 . На рис. 14 R _E2 обойден, а R _E1 — нет.

Рисунок 14: Заболоченный усилитель с частично зашунтированным сопротивлением эмиттера для минимизации влияния re’ на усиление0013 r’ _e минимизируется, а приблизительное усиление по напряжению для заболоченного усилителя составляет
Влияние заболачивания на входное сопротивление усилителя -эмиттерный усилитель с R _E полностью зашунтирован, равен R _in = β _ac r’ _e .
При частичном обходе эмиттерного сопротивления
Усиление тока
Увеличение мощности
Усилитель Common-Collector (Emitter-Follower)
Схема схемы сжимателя с напряжением. Входной сигнал емкостно связан с базой, выходной сигнал емкостно связан с эмиттером, а коллектор заземлен по переменному току.
Инверсия фазы отсутствует, выходной сигнал примерно такой же амплитуды, что и входной.
Рис. 15: Эмиттерный повторитель со смещением делителя напряжения
Коэффициент усиления по напряжению
Поскольку выходное напряжение находится на эмиттере, оно находится в фазе с базовым напряжением, инверсия входа и выхода отсутствует.
Поскольку инверсия отсутствует, а коэффициент усиления по напряжению приблизительно равен 1, выходное напряжение близко соответствует входному напряжению как по фазе, так и по амплитуде; таким образом, термин e повторитель .
Входное сопротивление
Эмиттерный повторитель характеризуется высоким входным сопротивлением; это то, что делает его полезной схемой.
Если R _E >> r’ _{e ,} R _in(base) равно
Может использоваться в качестве буфера для минимизации влияния нагрузки на схему. низкоомная нагрузка.
Резисторы смещения на рис. 15 расположены параллельно R _{в (базе)} , глядя из источника ввода; и так же, как и в схеме с общим эмиттером, полное входное сопротивление равно
Выходное сопротивление
При снятой нагрузке выходное сопротивление, смотрящее в эмиттер эмиттерного повторителя, аппроксимируется как:
Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по мощности
Коэффициент усиления по мощности с общим коллектором является произведением коэффициента усиления по напряжению и коэффициента усиления по току.
Для эмиттерного повторителя коэффициент усиления по мощности приблизительно равен коэффициенту усиления по току, поскольку коэффициент усиления по напряжению приблизительно равен 1: A _p = A _v A _i . Усилитель с общей базой на землю переменного тока из-за конденсатора C ₂ .
Входной сигнал емкостно связан с эмиттером. Выход емкостно связан от коллектора к нагрузочному резистору.
Рисунок 16(a): Усилитель с общей базой со смещением делителя напряжения Рисунок 16(b): Модель, эквивалентная переменному току >> _{r’ _e , затем
Входное сопротивление
Сопротивление, если смотреть внутрь эмиттера, равно
Если R _E >> r’ _e , то
Выходное сопротивление
Глядя в коллектор, сопротивление коллектора переменного тока 90 4 r’ c , появляется параллельно с R _C. Как правило, r’ _c намного больше, чем R _C , поэтому приближение для выходного сопротивления составляет0014 e — входной переменный ток. Поскольку I _c ≈ I _e , коэффициент усиления по току приблизительно равен 1.
Коэффициент усиления по мощности
_i коэффициент усиления по мощности примерно равен коэффициенту усиления по напряжению.
Сводка конфигураций усилителей
Рисунок 17: Сводка конфигураций усилителей Многокаскадные усилители
Многоступенчатый коэффициент усиления по напряжению
Общий коэффициент усиления по напряжению, A’ _v , каскадных усилителей, как показано на рис. 18, является произведением отдельных коэффициентов усиления по напряжению.
Рисунок 18: Каскадные усилители. Каждый треугольный символ представляет собой отдельный усилитель. Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель производит выходные сигналы, которые зависят от разницы между двумя входными напряжениями.
Основные операции
Рисунок 19: Базовый дифференциальный усилитель с двумя входами и двумя выходами} Выход 1 = V _C1 , Выход 2 = V _C2
слева заземлен и на вход 1 подается положительное напряжение смещения, положительное напряжение на базе Q ₁ увеличивает I _C1 и повышает напряжение на эмиттере до
Когда вход 1 заземлен и на вход 1 подается положительное напряжение смещения вход 2, положительное напряжение смещения вызывает Q ₂ провести больше, увеличивая I _C2 .
Напряжение эмиттера также увеличивается, что уменьшает прямое смещение Q ₁ и вызывает уменьшение I _C1.
В результате увеличение I _C2 приводит к уменьшению V _C2 , а уменьшение I _C1 вызывает увеличение V _C1.
Односторонний дифференциальный вход
Один вход заземлен, и сигнальное напряжение подается только на другой вход.
На рис. 20(a) инвертированное усиленное сигнальное напряжение появляется на выходе 1. Кроме того, сигнальное напряжение появляется синфазно на эмиттере Q ₁ .
На рис. 20(b) сигнал подается на вход 2, при этом вход 1 заземлен. На выходе 2 появляется инвертированное усиленное напряжение сигнала.
Рис. 20(a): Работа несимметричного дифференциального входа; напряжение сигнала подается на вход 1. Рис. 20(b): работа несимметричного дифференциального входа; напряжение сигнала подается на вход 2
Двусторонние дифференциальные входы
На входы подаются два сигнала противоположной полярности (в противофазе).
Сигнал на любом входе действует отдельно как несимметричный вход, производя выходные сигналы.
Выходные сигналы получаются путем наложения обоих сигналов выхода 1 и обоих сигналов выхода 2.
Рис. 21. Двусторонний дифференциальный режим
Синфазные входы
Синфазное состояние возникает, когда на два входа подаются два сигнальных напряжения одинаковой фазы, частоты и амплитуды.
Рассматривая каждый входной сигнал как действующий отдельно, соответствующие сигналы на выходе 1 имеют противоположную полярность, как и сигналы на выходе 2.
Рис. -Mode Rejection Ratio
BJT Усилитель с общим эмиттером | mbedded.ниндзя
Содержание
Обзор
Усилитель с общим эмиттером BJT представляет собой универсальный усилитель на основе биполярного транзистора, который обычно используется для усиления напряжения. Он предлагает большой коэффициент усиления по напряжению и хороший коэффициент усиления по току . Входной импеданс средний, но, к сожалению, он имеет высокий выходной импеданс . Выход инвертируется по отношению к входу. Обычно за ним следует буферная схема, такая как усилитель с общим коллектором, для уменьшения выходного импеданса. Усилитель с общим эмиттером находит применение в аудио- и радиочастотных приложениях.
MOSFET-аналогом усилителя с общим эмиттером на биполярных транзисторах является усилитель с общим истоком .
Properties:
Voltage Gain High
Current Gain Medium
Power Gain Medium
Input Impedance Medium
Output Impedance Высокий
Фазовый сдвиг 180°
Используемые ниже строчные буквы обозначают изменения количества, например, \(V_C\) — это напряжение на коллекторе, а \(v_c\) — изменение напряжения на коллекторе, \(\Delta V_C\) .
Как работает усилитель с общим эмиттером
Схема усилителя с общим эмиттером со смещением по постоянному току и связью по переменному току.
\(R1\) и \(R2\) используются для обеспечения точки смещения постоянного тока для базы транзистора, используя стандартный метод делителя резистора (точнее, вы также должны принять во внимание Учтите, что транзистор потребляет некоторый ток с выхода резисторного делителя, но обычно вы можете игнорировать это).
\(C1\) используется для соединения входного сигнала по переменному току с точкой смещения постоянного тока – это значение выбрано таким образом, чтобы оно отображалось как сокращение для интересующих частот сигнала переменного тока, но блокировало постоянный ток.
\(R_E\) добавляет вырождение эмиттера ¹ и делает усиление усилителя более стабильным при изменении \(\beta\) . \(C_E\) — это конденсатор шунтирования эмиттера , который используется для шунтирования \(R_E\) , так что сигнал переменного тока по существу видит, что эмиттер подключен непосредственно к земле.
\(R_C\) — коллекторный резистор, который помогает установить коэффициент усиления усилителя по напряжению. Иногда его называют нагрузочным резистором ² , однако это может сбивать с толку, поскольку обычно «нагрузка» размещается после выходного конденсатора связи по переменному току.
\(R_L\) — сопротивление нагрузки. Вы можете видеть это и \(C_{OUT}\) , опущенные на некоторых схемах усилителя с общим эмиттером.
\(C_{OUT}\) — конденсатор связи по переменному току на выходе, который блокирует постоянную составляющую, аналогично \(C_{IN}\) .
Коэффициент усиления усилителя с общим эмиттером
Диаграмма, показывающая, как находится уравнение усиления для усилителя с общим эмиттером.
Коэффициент усиления по напряжению усилителя с общим эмиттером (по определению):
\begin{align} A_V = \frac{v_{out}}{v_{in}} \\ \end{align}
Помните, что \(v_{in}\) и \(v_{out}\) написаны строчными буквами и представляют изменения в сигнале (т. е. дельты, и игнорируют их уровни постоянного тока). Теперь, предположим, \(i_c \приблизительно i_e\) , изменение напряжения на выходе:
\begin{align} v_{out} = — i_e R_C \\ \end{align}
А изменение напряжения на входе:
\begin{align} v_{in} = i_e (r_e + R_E) \\ \end{align}
Обратите внимание, что здесь мы должны принять во внимание внутреннее сопротивление эмиттера \(r_e\) , так как конденсатор обхода эмиттера удалит член \(R_E\) дальше вниз, оставив только \(r_e\) .
Подстановка этих уравнений для \(v_{in}\) и \(v_{out}\) в уравнение усиления дает:
\begin{align} A_V &= \frac{- i_e R_C}{i_e (r_e + R_E)} \nonumber \\ &= -\frac{R_C}{r_e + R_E} \\ \end{align}
Помните, что значение для \(r_e\) зависит от тока эмиттера в точке смещения постоянного тока:
\begin{align} r_e &= \frac{25mV}{I_E} \\ \end{align}
Таким образом, для наших частот сигнала, на которых \(C_E\) конденсатор закорачивает внешний резистор \(R_E\) , сопротивление эмиттера составляет всего \(r_e\) и усиление становится:
\begin{align} A_V &= -\frac{R_C}{r_e} \nonumber \\ &= -\frac{I_E R_C}{25мВ} \\ \end{align}
Коэффициент усиления по напряжению усилителя с общим эмиттером не зависит от коэффициента усиления по току \(\beta\) BJT . Это хорошая новость, так как это свойство не может жестко контролироваться во время производства и обычно различается между «идентичными» транзисторами на несколько процентов.0908 \(100%\) или больше!
Как спроектировать усилитель с общим эмиттером? Давайте сделаем рабочий пример, чтобы пройти этапы проектирования.
Предположения
\(V_{CC}\) равно \(12V\)
В нашем усилителе мы будем использовать почтенный NPN-транзистор BC548BTA от onsemi.
Пытаемся получить как можно больше усиления (благородный квест).
Ступени
Выберите ток коллектора: Выберите подходящий постоянный ток коллектора для вашего усилителя. Разумным выбором будет \(I_C = 10 мА\) (макс. \(I_C\) для BC547B — \(100 мА\) ).
Определить эмиттерный резистор \(R_E\) : Как правило, 10% от \(V_{CC}\) обычно падает на \(R_E\) ³ ⁴ :
\ начало {выравнивание} V_{R_E} &= 0. 1V_{CC} \номер\\ &= 0,1*12 В \номер \\ &= 1,2 В \номер \\ \end{выравнивание}
И затем:
\begin{align} R_E &= \frac{V_{R_E}}{I_{R_E}} \nonumber \\ &= \frac{1.2V}{10mA} \nonumber \\ &= 120\Омега\номер\\ \end{align}

Найдите коллекторный резистор \(R_C\) : Мы пропускаем \(1.2V\) через эмиттерный резистор. Остается \(10,8 В\) , которые нужно пропустить через коллекторный резистор и биполярный транзистор. Предполагая напряжение насыщения 200 мВ, это дает BJT \(10.6В\) кач. Для максимального симметричного выхода мы хотим отбросить половину этого \(10,6 В\) на коллекторный резистор:
\begin{align} R_C &= \frac{V_{R_C}}{I_{R_C}} \nonumber \\ &= \frac{0.5*10.6V}{10mA} \nonnumber \\ &= 530\Омега\номер\\ \end{align}

Найдите базовый ток: Рассчитайте \(I_B\) , используя приблизительное усиление:
\begin{align} I_B &= \frac{I_C}{\beta} \nonumber \\ &= \frac{10mA}{200} \nonnumber \\ &= 50 мкА \номер \\ \end{выравнивание}

Определить базовое напряжение \(V_B\) : \(V_B\) это просто напряжение эмиттера плюс диод \(V_BE\) drop:
9000} V_B &= V_E + V_{BE} \номер \\ &= 1,2 В + 0,7 В \номер \\ &= 1,9 В \номер \\ \end{align}

Вычисление значений резисторного делителя : Выберите \(R1\) и \(R2\) , чтобы установить выход резисторного делителя в соответствии с этим базовым напряжением. Мы также хотим убедиться, что ток, протекающий через резистор, в 10 раз превышает ток, который будет всасываться из него в базу транзистора, таким образом, мы можем игнорировать нагрузку биполярного транзистора при расчете значений резистора.
\begin{выравнивание} I_{R2} &= 10 \cdot I_B \номер \\ &= 10 \cdot 50uA \номер \\ &= 500 мкА \номер \\ \end{align}
Теперь мы можем легко вычислить значение \(R2\) :
\begin{align} R2 &= \frac{V_{R2}}{I_{R2}} \nonumber \\ &= \frac{1.9V}{500uA} \nonnumber \\ &= 3.8k\Омега\номер\\ \end{align}
И \(R1\) :
\begin{align} R1 &= \frac{V_{R1}}{I_{R1}} \nonumber \\ &= \frac{12V — 1,9В {500 мкА} \номер \\ &= 20.2k\Омега\номер\\ \end{align}
Расчет входного конденсатора связи по переменному току: Практическое правило состоит в том, чтобы убедиться, что импеданс конденсатора в 10 раз меньше импеданса резисторного делителя по переменному току на самой низкой интересующей частоте ⁵ . Самая низкая интересующая нас частота — \(20Hz\) .
\begin{align} R_{in} &= R1 || R2 \номер\\ &= \frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2} \nonumber \\ &= \frac{20.2k\Omega \cdot 3.8k\Omega}{20.2k\Omega + 3.8k\Omega} \nonumber \\ &= 3.20k\Омега\номер\\ \end{выравнивание}
\begin{выравнивание} Z_{C_{in}} &= \frac{R_{in}}{10} \nonnumber \\ &= \frac{3.20k\Omega}{10} \nonnumber \\ &= 320\Омега\номер\\ \end{выравнивание}
\begin{выравнивание} C_{in} &= \frac{1}{2\pi f Z_{C_{in}}} \nonumber \\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 20Hz \cdot 320\Omega} \nonumber \\ &= 25 мкФ \номер\\ \end{align}
Расчет конденсатора обхода эмиттера: То же практическое правило применимо к \(C_E\) , за исключением того, что на этот раз его импеданс должен быть в 10 раз меньше, чем \(R_E\) :
\begin{align} Z_{C_E} &= \frac{R_E}{10} \nonumber \\ &= \frac{120\Omega}{10} \nonnumber \\ &= 12\Омега\номер\\ \end{выравнивание}
\begin{выравнивание} C_E &= \frac{1}{2\pi f Z_{C_E}} \nonumber \\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 20Hz \cdot 12\Omega} \nonumber \\ &= 663 мкФ \\ \end{align}
Рассчитать усиление :
\begin{align} A_V &= -\frac{I_E R_C}{25mV} \nonumber \\ &= -\frac{10mA * 530\Omega}{25mV} \nonnumber \\ &=-212\\ \end{выравнивание}
Или в дБ:
\begin{align} A_{V(db)} &= 20\log(A)\nonumber\\ &= 20\лог(212)\номер\\ &= 46,5 дБ \\ \end{align}
Готово!
Ниже показана готовая схема вместе с источниками напряжения, готовыми к моделированию. {\circ}\) для большей части полосы пропускания нашего сигнала.
Смоделированная частотная характеристика нашего усилителя с общим эмиттером.
Усиление схемы значительно упадет, если сопротивление нагрузки будет уменьшено из-за среднего значения выходного импеданса (в идеале это должно быть \(0\Omega\) ). При проектировании усилителя с общим эмиттером убедитесь, что вы не нагружаете его слишком сильно. Вы можете уменьшить выходное сопротивление усилителя с общим эмиттером, увеличив ток покоя коллектора \(I_C\) .
Ссылки
Analog Devices (2020, 23 марта). Упражнение: Усилитель с общим эмиттером . Получено 20 августа 2022 г. с https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/electronics-lab-5. ↩︎
Боб Харпер (2018, декабрь). Транзисторный усилитель с общим эмиттером . Дийоде. Получено 21 августа 2022 г. с сайта https://diyodemag.

Принцип работы транзисторного усилителя переменного тока