Расчет транзисторного усилителя по схеме с общим эмиттером (стр. 2 из 3)

Название схемы «с общим эмиттером» означает, что вывод эмиттера транзистора по переменному току является общим для входной и выходной цепи каскада.

Принцип действия каскада ОЭ заключается в следующем. При наличии постоянных составляющих токов и напряжений в схеме подача на вход каскада переменного напряжения приводит к появлению переменной составляющей тока базы транзистора, а, следовательно, переменной составляющей тока в выходной цепи каскада (в коллекторном токе транзистора). За счет падения напряжения на резисторе

создается переменная составляющая напряжения на коллекторе, которая через конденсатор передается на выход каскада - в цепь нагрузки.

Рис.3

Рассмотрим основные положения, на которых базируется расчет элементов схемы каскада, предназначенных для обеспечения требуемых параметров режима покоя (расчет по постоянному току).

Анализ каскада по постоянному току проводят графоаналитическим методом, основанным на использовании графических построений и расчетных соотношений. Графические построения проводятся с помощью выходных (коллекторных) характеристик транзистора (рис. 3, а). Удобство метода заключается в наглядности нахождения связи параметров режима покоя каскада

и амплитудными значениями его переменных составляющих (выходного напряжения и тока ), являющимися исходными при расчете каскада.

На выходных характеристиках рис. 3, а проводят так называемую линию нагрузки каскада по постоянному току

, представляющую собой геометрические места точек, координаты и которых соответствуют возможным значениям точки (режима) покоя каскада.

В связи с этим построение линии нагрузки каскада по постоянному току удобно провести по двум точкам, характеризующим режим холостого хода (точка

) и режим покоя (точка ) выходной цепи каскада (рис. 3, а). Для точки ”а” , и для точки ” ” , , где выбирают из условия работы транзистора в режиме отсечки напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора. Определив координаты точки находим значение тока базы , соответствующего режиму покоя, и определяем координаты точки на входной характеристике (рис. 3, б).

При определении переменных составляющих выходного напряжения каскада и коллекторного тока транзистора используют линию нагрузки каскада по переменному току. При этом необходимо учесть, что по переменному току сопротивление в цепи эмиттера транзистора равно нулю, так как резистор

шунтируется конденсатором , а к коллекторной цепи подключается нагрузка, поскольку сопротивление конденсатора по переменному току мало. Если к тому же учесть, что сопротивление источника питания по переменному току также близко к нулю, то окажется, что задача определения этих показателей решается при расчете усилительного каскада по переменному току. Метод расчета основан на замене транзистора и всего каскада его схемой замещения по переменному току. Схема замещения каскада ОЭ приведена на рис. 4, где транзистор представлен его схемой замещения в физических параметрах. Сопротивление каскада по переменному току определяется сопротивлениями резисторов и , включенных параллельно, т. е. ║ . Сопротивление нагрузки каскада по постоянному току больше, чем по переменному току ║ .

Рис.4

Поскольку при наличии входного сигнала напряжение и ток транзистора представляют собой суммы постоянных и переменных составляющих, линия нагрузки по переменному току проходит через точку покоя

(рис. 3, а). Наклон линии нагрузки по переменному току будет больше, чем по постоянному току. Линию нагрузки по переменному току строят по отношению приращений напряжения к току: .

3. Задание на работу

Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения, принципиальная схема которого изображена на рис. 1,в . Данные для расчета:

=2,5 В, =480 Ом, =150 Гц, =24 В, =1,4

Исходные данные: 1) напряжение на выходе каскада

(напряжение на нагрузке); 2) сопротивление нагрузки ; 3) нижняя граничная частота ; 4) допустимое значение коэффициента частотных искажений каскада в области нижних частот ; 5) напряжение источника питания .

Примечание. Считать, что каскад работает в стационарных условиях (

; ). При расчете влиянием температуры на режим транзистора пренебрегаем.

Определить: 1) тип транзистора; 2) режим работы транзистора; 3) сопротивление коллекторной нагрузки

; 4) сопротивление в цепи эмиттера ; 5) сопротивления делителя напряжения и стабилизирующие режим работы транзистора; 6) емкость разделительного конденсатора ; 7) емкость конденсатора в цепи эмиттера ; 8) коэффициент усиления каскада по напряжению.

4. Порядок расчета транзисторного усилителя по схеме с ОЭ

Определить тип транзистора

Выбираем тип транзистора, руководствуясь следующими соображениями: а)

(В) , -наибольшее допустимое напряжение между коллектором и эммитером, приводится в справочниках.

б)

мА

Выбираем транзистор ГТ122А, для которого

=20 мА, =35 В, в_min=15 в_max=45