3.1.1. Типовые схемы биполярных усилителей с оэ и отрицательной обратной связью (оос) по переменному току (напряжению).

а) Схема с ОЭ и параллельной по напряжению ООС.

Рис. 3.2

Посредством R_OC часть тока, пропорциональная выходному напряжению, отводится на вход.

Коэффициент усиления по напряжению

, где (3.1.2)

R_Г – внутреннее сопротивление источника сигнала.

Входное сопротивление

(3.1.3)

Выходное сопротивление

(3.1.4)

Вывод. У данной схемы, по сравнению со схемой с ОЭ и без ОС, входное сопротивление равно R_Г , а выходное сопротивление меньше R_Г.

б) Схема с ОЭ и последовательной по току ООС.

Рис.3.3

Падение напряжения на R_Э создаваемое током I_Э ≈ I_К, действует навстречу входному напряжению U_ВХ..

Коэффициент усиления по напряжению

где (3.1.5.)

Входное сопротивление

(3.1.6)

Выходное сопротивление

(3.1.7)

Вывод. Схема обладает большим входным сопротивлением, которое можно изменять меняя R_Э, а выходное почти равно сопротивлению в коллекторе. Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением R_К и R_Э.

3.2. Расчет каскада предварительного уэ

Студент должен обосновать выбор варианта исполнения УЭ.

Примем исполнение УЭ, например, по схеме рис. 3.3 с общим эмиттером, где для увеличения R_ВХ введем неглубокую последовательную отрицательную обратную связь (ООС) по переменному току. В результате получим схему рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема усилительного каскада с общим

эмиттером и последовательной ООС по току.

В этой схеме R_Н – входное сопротивление следующего каскада (в данном случае – детектора на ОУ), С₁ и С₂ – разделительные конденсаторы. Конденсатор С₁ препятствует протеканию постоянного тока от источника питания Е_К в цепь источника входного сигнала. Конденсатор С₂ обеспечивает выделение из коллекторного напряжения переменной составляющей, поступающей на резистор нагрузки R_Н. Резисторы базового делителя напряжения R₁ и R₂ задают режим покоя транзистора.

Для такого УЭ с ООС входное сопротивление по переменному току согласно (3.1.6)

(3.2.1)

Найдем R_Э1 для требуемого R_вх.ОС = 300 Ом.

, (3.2.2)

Т.е входную цепь согласовали, полагая . В противном случае необходимо учитывать R₁ и R₂.

Для требуемого коэффициента усиления по напряжению (3.1.1) найдем из уравнения (3.1.5) значение R_КН и R_К.

R_КН = К_иос R_Э, где , откуда

Выбираем значение напряжения питания Е_к =(2-3) U_{m вых} , но не менее 2В.

Для выбранных значений, например, I_КMAX=20мА и E_K=10В, строим нагрузочную характеристику по постоянному току, которая соответствует при коротком замыкании уравнению:

(3.2.3)

Из этого уравнения находим значение R_Э2

Выбираем по характеристике I_{К.ПОКОЯ}=10 мА и находим:

1) напряжение покоя на R_К

2) напряжение покоя U_{Э.ПОКОЯ}

3) напряжение покоя U_{К.ПОКОЯ}

4) ток покоя базы I_{Б.ПОКОЯ}

Зададим ток делителя

По входной характеристике транзистора для I_{Б.ПОКОЯ} найдем напряжение =0,7 В, а затем найдем напряжение на базе:

Теперь найдем сопротивления базового делителя:

При расчете Сэ УЭ с низкоомной ООС необходимо на частоте f₀ учесть условия:

Выбираем соответствующее значение емкости по ряду Е24.

Найдем значения развязывающих емкостей С₁ и С₂, используя условия

, ,

где R_ВХ – входное сопротивление транзистора, т.е. h₁₁ или R_ВХ.ОС

R_Н – входное сопротивление детектора.

Значения емкостей определяем по ряду Е24, а резисторов согласно

ГОСТ 2825-67.

4. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Выбрать по справочникам диод, конденсаторы, транзистор и номинальные значения сопротивлений, которые максимально близки к расчетным значениям. Значения емкостей и выбираем по ряду Е24.