Dfasdfasd

  • 10 янв. 2013 г.
  • 2652 Слова
Цель работы: изучение базовых схем усилительных каскадов с применением программы схемотехнического моделирования Electronics WorkBench.


Теоретическая часть


Основные схемы построения усилителей на биполярных транзисторах определяются возможными способами их включения — ОБ, ОЭ и ОК; базовые схемы усилителей со вспомогательными элементами показаны на рис.1.
[pic]Рис.1. Базовые схемы усилительных каскадов
На рис.1 обозначено: Ucc — напряжение питания, Ui — входное напряжение, Uo — выходное напряжение, Rk — сопротивление коллекторной нагрузки, С — разделительный конденсатор. Re — эмиттерное сопротивление, Rl, R2 — резисторы делителя, задающего режим каскада по постоянному току.
Особенностью классической схемы каскада с ОБ (рис.1, а) являетсяналичие отдельного источника смещения Us, с помощью которого задается режим транзистора по постоянному току, что достаточно неудобно. Поэтому на практике используется каскад ОБ по схеме рис.1, б, в котором режим по постоянному току задается делителем на резисторах Rl, R2, а по переменному току база соединена с "землей" через блокировочный конденсатор Сb.
Базовые каскады характеризуютсявходным Rвх и выходным Rвых сопротивлением, коэффициентом усиления тока, и напряжения. Ниже в качестве справочной информации приводятся приближенные выражения для этих характеристик.
Для каскада с ОБ:
[pic]
Для каскада с ОЭ:
[pic]
Для каскада с ОК:
[pic]
Проектирование усилителя начинается с определения режима транзистора по постоянному току, которыйназывают статическим режимом.
В зависимости от тока коллектора транзистора и величины падения напряжения на электродах транзистора усилительного каскада, а также от амплитуды входного сигнала различают следующие режимы усиления: режим А; режим В; режим С; режим D и промежуточные режимы, например, АВ.
В режиме А ток в выходной цепи усилителя протекает в течение всего периода сигнала. Дляиллюстрации обратимся к рис.2, на котором показан каскад по схеме с ОЭ. В схеме использованы индикаторные вольтметры для контроля напряжений на электродах транзистора в статическом режиме, а также функциональный генератор и осциллограф для моделирования режима усиления. В программе EWB для рассматриваемой схемы нельзя отключить функциональный генератор, поэтому при моделировании статическогорежима установим минимальную амплитуду сигнала (в нашем случае 1 мкВ).


[pic]
Рис.2. Усилительный каскад по схеме с ОЭ


Для усилительного каскада класса А расчет статического режима заключается в выборе такого коллекторного тока (его называют током покоя или током в рабочей точке), при котором падение напряжения на коллекторной нагрузке Rk, во-первых, равно падению напряжения натранзисторе (напряжение коллектор-эмиттер U„) и, во-вторых, было бы меньше амплитудного значения при максимальном входном сигнале. Первое условие применительно к схеме на рис. 2 запишется следующим образом:
[pic](1)
где [pic]— ток покоя эмиттера, k — коэффициент усиления тока транзистора в схеме с ОЭ
Поскольку В>>1 (в рассматриваемом примере ), то [pic], В таком случаевыражение (1) записывается в виде:
[pic]
откуда находим ток покоя
[pic](2)
Рассмотрим теперь базовую цепь транзистора. Напряжение на базе относительно общей шины (с учетом того, что
[pic]
[pic](3)
где Uбэ, — напряжение база-эмиттер (для кремниевых транзисторов оно находится в пределах 0,7...0,9 В).
Поскольку Uбэ равно падению напряжения на резисторе R2,ток через него равен
[pic]
Падение напряжения на резисторах R1, R2 равно напряжению питания Ucc. Поэтому для базовой цепи:
[pic](4)
Если руководствоваться требованиями высокой термостабильности каскада (см. ниже), то необходимо выбирать
[pic](5)
В таком случае с учетом (2) и (3) из (4) получаем выражение для ориентировочного расчета...
tracking img