II. Электронные усилители

1. Эмиттерный повторитель

Схема представленная на рис.1 называется эмиттерным повторителем. Выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора.

+

U_вх

U_вх

R_э

Рис.1

Выходной сигнал по форме повторяет входной. Коэффициент усиления по напряжению: .

Коэффициент усиления по току: , т.е. эмиттерный повторитель при единичном усилении по напряжению усиливает входной сигнал по току и, соответственно, по мощности. Следует отметить, что входной импеданс схемы больше выходного. Это основное преимущество, позволяющее ему найти широкое применение как каскад, согласующий импедансы.

Пусть напряжение на базе транзистора изменилось на ΔU_б, тогда . Изменится и ток эмиттера. Решая уравнения совместно с учетомR_э и r_вх, получим: или.

В полученном соотношении фигурируют активные сопротивления, однако его можно обобщить и распространить на комплексные импедансы. В результате можно записать правило преобразования импедансов для эмиттерного повторителя: .

2. Смещение в эмиттерном повторителе

Если на эмиттерный повторитель должен поступать сигнал с предшествующего каскада схемы, то лучше всего подключить его непосредственно к выходу предыдущего каскада, как показано на рис.2.

U_п

Т₂

Т₁

U_вх U_вых

Рис. 2

Так как сигнал на коллекторе транзистора Т₁ изменяется в пределах диапазона напряжения питания U_п, то потенциал базы Т₂ поддерживает его в активной области (не насыщен и не в отсечке).

В некоторых случаях вход эмиттерного повторителя и напряжение питания неудачно соотносятся друг с другом, и тогда может возникнуть необходимость в емкостной связи с внешним источником сигнала. Такое согласование требует создание внешнего смещения для того, чтобы коллекторный ток протекал в течение полного периода сигнала. Проще всего воспользоваться для этого делителем напряжения (рис. 3).

U_п

С₁ R₂

С₂

U_вх

R₁

R_э U_вых

Рис.3

В качестве примера рассчитаем схему эмиттерного повторителя для сигналов звуковой частоты (20 ÷ 20·10³ Гц). Напряжение U_п=15В, ток покоя транзистора I_о = 1mA.

1. Для получения на выходе симметричного сигнала необходимо,

чтобы выполнялось условие .

2. Ток покоя должен составлять 1mA, поэтому

.

3) Напряжение на базе транзистора . Из этого следует, что сопротивления резисторов делителя R₁ и R₂ относятся друг к другу как 6,9 : 8,1 = 1 : 1,17. Учитывая, что и что ток через делитель должен быть больше, чем ток, протекающий по цепи базы, получим R₁║

Выберем следующие стандартные значения сопротивлений: R₁=130кОм, R₂=150кОм.

4)Выбор конденсаторов С₁ и С₂ основывается на том, что они с резисторами R_вх и R_нагр составляют фильтры высоких частот. Наименьшая частота, которую должен пропустить этот фильтр 20Гц. Используя соотношение можно вычислить значения C₁ и C₂.

.