kai-chistopol01

Определим сначала входные и выходные сопротивления всех каскадов и усилителя в целом. Входное сопротивление каскада 1 одновременно является входным сопротивлением усилителя:

Rвх = Rвх1 = h11э1 =1 кОм.

Сопротивлением нагрузки третьего каскада является резистор в эмиттерной цепи, т.е. Rн3=Rэ=5,1 кОм. Тогда входное сопротивление каскада 3 будет:

Rвх3 = h11э3 +(h21э3 +1) Rэ =1+ 21 5,1 =108 кОм.

Выходное сопротивление каскада 1 есть параллельное соединение выходного сопротивления транзистора VT1 и резистора Rк:

R	=	(1/ h22э1) Rк	=	10000 3000	= 2308 Ом ≈ 2,3 кОм.
вых1		(1/ h22э1) + Rк	10000 +3000

Входное сопротивление второго каскада определяется по формулам табл. 4, но здесь необходимо учесть, что последовательно с h11э2 включено сопротивление делителя RD, которое равно параллельному соединению резисторов R1 и R2

RD =		R1 R2		=	50 20			=14,3 кОм;
					50 + 20
		R1 + R2
R	=		h11э2 + RD			=	1000 +14300		=510 Ом.
вх2			h21э2					30

Выходное сопротивление первого каскада является сопротивлением генератора для каскада 2, т.е. Rг2=Rвых1. Тогда выходное сопротивление транзистора второго каскада будет:

R

=

(h

+ R

D

)

+ h

R

=

(1 +14,3) 103 +30 2,3 103

=

11э2

21э2

г2

вых.тр2

h

R

10−3

3 103

22э2

г

=366,5 кОм ≈367 кОм.

Поскольку к выходу каскада 2 подключен резистор R3, то выходное сопротивление второго каскада определяется как параллельное соединение:

R	=	R3 Rвых.тр2	=	200 367	=129 кОм.
вых2		R3 + Rвых.тр2		200 + 367

Выходное сопротивление второго каскада является сопротивлением генератора для третьего каскада Rг3=Rвых2. Тогда выходное сопротивление транзистора третьего каскада рассчитать по формуле:

Rвых.тр3 = h11э3 + Rг3 =1 +129 = 6,5 кОм. h21э3 20

К выходу каскада 3 подключен резистор Rэ, являющийся нагрузкой этого каскада, поэтому выходное сопротивление третьего каскада и всего усилителя будет их параллельным соединением:

31

R	= R	=	Rэ Rвых.тр3	=	5,1 6,5	= 2,86 кОм.
вых	вых3		Rэ + Rвых.тр3		5,1 + 6,5

Прежде чем рассчитывать коэффициенты усиления по напряжению и току нужно определить нагрузку каждого каскада. Нагрузку третьего каскада и всего усилителя мы уже нашли выше. Нагрузкой первого каскада является параллельное соединение входного сопротивления каскада 2 и резистора Rк:

R	=	Rк Rвх2	=	3000 510	= 436 Ом.
н1		Rк + Rвх2	3000 + 510

Нагрузкой второго каскада является параллельное соединение входного сопротивления третьего каскада и резистора R3:

Rн2 = R3+Rвх3 = 200+108 =70кОм R3 Rвх3 200 108

Теперь рассчитаем коэффициенты усиления каждого каскада и усилителя в целом, пользуясь формулами табл. 4:

K

=−

h21э1 Rн1

=−

40 436

=−16,5;

U1

Rг1 +h11э1

60+1000

K

2

=

h21э2 Rн2

=

30 70

=636;

U

Rг2

+h11э2

2,3+1

K

3

=

h21э3 Rн3

=

20 5,1

=0,99;

U

h11э3 +h21э3

Rн3

1+20 5,1

K

=K

K

2

K

=

( −16,5) 636 0,99 =10389≈1,04 104.

U

U1

U

U3

Далее найдем коэффициенты усиления по току каждого каскада и усилителя в целом. Сразу учтем, что транзисторы каждого каскада усиливают только ту часть тока, которая попадает на входное сопротивление каскада.

K

I1н

=

h21э1

Rк

=

1+h

R

R

+R

22э1

н1

к

вх2

=

40

3000

=38,33 0,855≈32,8;

1+10−4

3000+510

436

K

I 2н

=

h21э2

R3

=

h

+h

R

R

+R

21э2

22э2

н2

3

вх3

=

30

200 103

=0,81 0,66≈0,53;

−4

3

3

3

30+10

70 10

200 10 +103 10

K

I3

=−

1+h21э3

=−

1+20

≈−13,2;

1+h

R

1+10−4 5,1 103

22э3

н3

KIн =KI1н KI 2н KI3 =32,8 0,53 (−13,2) =−229,5 ≈−230.

Если к выходу усилителя подключить сопротивление нагрузки Rн, то коэффициент усиления по току будет несколько меньше.

32

Задачи для самостоятельной работы

По заданной в табл. 5 схеме рассчитать следующие основные параметры усилителя: коэффициент усиления по напряжению КU, коэффициент усиления по току КI, входное сопротивление Rвх, выходное сопротивление усилителя Rвых.

Таблица 5

№

Схема

h21Э3 h21Э2 h21Э3 h11Э1,

h11Э2,

h11Э3, h22,

п/п

кОм

кОм

кОм

Ом-1

1

12 В

VT1

VT2

1

2

20 20 20 1

1

1

10-5

VT3 4

3

100

		15B
		3к
1	2		3
			30 20 — 1	1	— 10-5
2	VT1	VT2
5к	1к	20мкФ	RH
			3к

			12B
50к		5к
1		2
				40 20 —	1	1	—	10-5
3		VT1	VT2 3
10к	2к	10мкФ	2к

33

Продолжение табл. 5

	№		Схема	h21Э3 h21Э2 h21Э3 h11Э1,		h11Э2,	h11Э3,	h22,
	п/п				кОм	кОм	кОм	Ом-1
				15B
		30к	5к
			2	3
	4	1		30 40 —	1	1	—	10-5
			VT2
		VT1
		10к

			10B
10к	10к		8к
5	2	3	25 25 25	1	1	1	10-5
		VT2
1			VT3 4

		20 В
1	VT1	2к
			4
		3
6			30 30 40	1	1	1	10-4
	VT2	VT3
	2
	1к

				10B
20к	5к	50к		3к
1 СР		СР	2			3
										10-5
7		VT1		VT2	СР	30 30 —	1	2	—
10к	1к	СЭ 20к	1к	СЭ	3к

34

Продолжение табл. 5

№	Схема				h21Э3 h21Э2 h21Э3 h11Э1,	h11Э2,	h11Э3,	h22,
п/п					кОм	кОм	кОм	Ом-1
			15B
	20к		2к
1					3
		2						10-5
8	VT1		VT2	СР	40 20 — 1	2	—
	СР		СЭ
5к	70к	1к		3к

		15B
	3к
	3	VT3
	2					10-5
9	VT2	30 20 20	1	2	1
	VT1	4
	1	50к

	5B
10к	10к
2	3
10	VT3 4	30 20 20	1	2	1	10-5
VT1	VT2
1
	1к

				10B
100к	5к
1 СР			2		3						-5
11		VT1		VT2		30 20 —	1	2	—	10
		СЭ 20к		СР
30к	2к		1к	1к

35

Продолжение табл. 5

№		Схема	h21Э3 h21Э2 h21Э3 h11Э1,		h11Э2,	h11Э3,	h22,
п/п				кОм	кОм	кОм	Ом-1
			20 В
1	VT1	2к
			4
		3
12			30 30 20	1	2	1	10-5
	VT2	VT3
	2
	1к

				15 В
10к	50к	3к
2	C1		C3	3
				40 30 — 1	2	— 10-5
13			VT2
VT1
1	20к			RH
		2к	C2

	10к	10к		15 В
14		2	VT2		30	40	—	2	1	—	10-5
	VT1			C1
		1к		RH
		- 15 В
				12 B
	VT1	100K	3K
15		2	VT3	3	30	20	40	2	1	1	10-5
	VT2
		C1		10K
	1K

36

Продолжение табл. 5

№							Схема			h21Э3	h21Э2	h21Э3 h11Э1,		h11Э2,	h11Э3, h22,
п/п													кОм	кОм	кОм	Ом-1
										15 B
	1				10K			2K		4
			VT1	2		3		C1
																10-5
16							VT2	VT3		30	20	30	2	1	3
		1K						12K
										12 B
		100K		10K			100K	3K
	1	C1				2	C2		C4	3
17							VT1	VT2		30	20	15	1	2	3	10-4
			10K		3K			10K
								C3
										12 B
	120K		10K			C156K		3K
					2			3	C2
18	1									50	40	—	1	3	—	10-4
					VT1
								VT2
									3K
										15 B
			5K				50K	3K
	100K			2		Cр2				3
	1
19				VT1			10K	VT2		50	40	—	1	2	—	10-5
		20K
			2K					1K	Cэ2
							Cэ1
										15 B
	1			100K			2K	Cp2		3
20			VT1Cp1					VT2		40	20	__	1	2	__	10-5
			2
		1K						10K
				10K			1K

37

Продолжение табл. 5

№		Схема			h21Э3	h21Э2	h21Э3 h11Э1,		h11Э2,	h11Э3,	h22,
п/п								кОм	кОм	кОм	Ом-1
					15 B
100K		10K	2K		3
1 Rг		2									10-5
		VT1		VT2	30	40	__	2	1	__
21
10K				Rн
~ e	вх			10K
					20 B
100K		20K	200K	15K
		2	C1	C2
1					3
		VT1		VT2		20	__	2	1	__	10-5
22					30
10K				20K

				15 B
1	VT1	100K	10K	3
		VT2
			VT3					10-5
23		2		30 40 50	2	1	3
		1K

							15 B
		200K		10K
	1			2			3
				VT1		VT2							10-5
24							50	60	__	1	2	__
					3K
							15 B
	100K		10K		90K	10K	3
25	1 Cp1		2	Cp2		VT2	40	30	__	1	2	__	10-5
				VT1
				20K	3K		Cp3

38

Продолжение табл. 5

№

Схема

h21Э3 h21Э2 h21Э3 h11Э1,

h11Э2,

h11Э3,

h22,

п/п

кОм

кОм

кОм

Ом-1

12K

15 B

120K

2

C1

Rг

VT2

3

10-5

VT1

26

60 50 __

2

1

__

2K

100K

15K

1K

1K

C2

15 B

			50K		5K		30K	20 B
	1	Rг			200K			VT3
27				2		3			20	30	40	2	1	1	10-4
		3K	VT1		VT2			4
					100K		20K	2K
		20K

		100K			15 B
			5K
		200K
28	1 Rг	C1			3	20 60 __	2	1	__	10-4
			2	VT2
	3K	VT1
		10mkФ	100K
		50K		1K	C2

		100K		15 B
			5K
				3
	1 Rг	Cp1	2
								10-4
29	5K	VT1	VT2	30 50 __	2	1	__
		30K	200K
			2K	C

					10B
	12к	5,1к		68к	1к
	1		2	VT2	VT3
30						40 60 50 1	2	1 10-4
			VT1
				3	4
	3,3к	0,5к	24к 270к		2,7к 1к	10B

39

Окончание табл. 5

№

Схема

h21Э3

h21Э2

h21Э3

h11Э1,

h11Э2,

h11Э3,

h22,

п/п

кОм

кОм

кОм

Ом-1

100K

15 B

2

31

1

Rг

VT2

50

40

40

2

1

1

10-4

VT3

VT1

4

3

3K

100K

1K

Расчет основных параметров усилителя предлагается дополнить построением качественных временных диаграмм напряжения в точках, которые обозначены на схемах цифрами от 1 до 4.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. Задачник по общей электро-

технике с основами электроники. М.: Высшая школа, 1998.

2.Головатенко-Абрамова М.П., Лапидес А.М. Задачи по электронике.

М.: Энергоатомиздат, 1992.

3.Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. М.: Высшая школа, 1991.

5.Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

6.Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высшая школа, 1988.

7.Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1990.

8.Опадчий В.Г. Аналого-цифровая электроника. М.: Высшая школа, 1998.

9.Прянишников В.А. Электроника, курс лекций. С.-П., 1998.

10.Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. / Под общ. ред. Н.Н.Горюнова. М.: Энергия, 1979.

11.Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1973.

40