Дудник А.Б., Гриненко В.В. Расчет усилителя низкой частоты
Подождите немного. Документ загружается.
31
RR
бб
R
б
RR
бб
=
+
12
12
,
()
фик
U
фик
вх
Р
вх
фик
R
вх
=
2
2
,
фик
U
фик
вх
I
вх
фик
R
вх
= .
Коэффициент усиления каскада по напряжению
вк
U
фик
вх
К
u
фик
U
вх
= .
32
5 Расчет входного каскада на операционном усилителе
Входной каскад предназначен для согласования усилителя
с источником сигнала. Рассмотрим расчет входной каскада на
основе операционного усилителя, схемы каскада представлены
на рисунках 5.1, 5.2.
R1
R2
R3
Uвых
DA1
Rг
Ес
С1
С2
Рисунок 5.1 – Входной каскад (неинвертирующая схема
включения)
R1
R2
R3
Uвых
DA1
Rг
Ес
С1
С2
Рисунок 5.2 – Входной каскад (инвертирующая схема
включения)
33
Расчет начинаем с выбора операционного усилителя. Кри-
терием пригодности ОУ является следующая система нера-
венств:
≥
≥
>−
≥
12
12
35
12
.
.
()
.
оу
II
выхмаксвхм
оу
UU
выхмаксвхм
оу
ff
вв
оу
UU
выхминвхм
где
оу
I
выхмакс
- максимальный выходной ток ОУ;
,
оуоу
UU
выхмаксвыхмин
- максимальное и минимальное
значение напряжения на выходе ОУ;
оу
f
в
- верхнее граничная частота ОУ.
Коэффициент усиления входного каскада определяется по
формуле
ус
К
вхк
u
К
u
фик
выхк
КК
uu
= - для трансформаторного выход-
ного каскада;
ус
К
вхк
u
К
u
выхк
К
u
= - для бестрансформаторного выходного
каскада,
34
где
U
ус
н
К
u
Е
с
=
- коэффициент усиления по напряжению
всего усилителя.
При этом должно выполнется следующее условие
<
100
вхк
К
u
.
Если условие не выполняется, необходимо использовать
два каскада на операционном усилителе с коэффициентами уси-
ления по напряжению
вхк
ККК
uuu
==
12
.
Выбираем величину сопротивления
R
3
исходя из сле-
дующих соображений
=−25
3
()RR
нмин
,
где R
нмин
- минимальное сопротивление нагрузки опе-
рационного усилителя.
Произведем расчет схемы, представленной на рисунке 5.1.
Величину сопротивления
R
1
определяем исходя из вели-
чины коэффициента усиления по напряжению
,
R
К
u
R
=+
3
1
1
.
R
R
К
u
=
−
3
1
1
Резистор
R
2
ставится для компенсации входных токов
операционного усилителя
RR
RRR
RR
==
+
31
213
13
P .
35
Произведем расчет схемы, представленной на рисунке 5.2.
Величину сопротивления
R
1
определяем исходя из вели-
чины коэффициента усиления по напряжению
,
.
R
К
u
R
R
R
К
u
=−
=
3
1
3
1
Резистор
R
2
ставится для компенсации входных токов
операционного усилителя
RR
RRR
RR
==
+
31
213
13
P .
36
6 Расчет входного каскада на транзисторе
Выбор типа входного каскада производится исходя из ус-
ловия:
> 10
,
вх
RR
вкГ
где
вх
R
вк
- входное сопротивление входного каскада;
R
Г
- выходное сопротивление источника сигнала.
Определим входное сопротивление каскада, на биполяр-
ном транзисторе с общим эмиттером.
Uвх
R2 Сэ
VT1
Rэ
R1
Uвых
+Ek
Rк
С1
Рисунок 6.1 – Усилительный каскад на биполярном тран-
зисторе с общим эмиттером.
Задаемся режимом работы по постоянному току
I
оэ
. Ве-
личину
I
оэ
определим для максимального значения h
э
21
по
графику зависимости
()
hI
оэ
э21
.
Значение тока базы покоя транзистора
I
оэ
I
об
h
эмин
=
21
,
37
где h
эмин
21
- минимальный коэффициент тока базы.
По входной характеристике для U
КЭ
≠
0
по значению
I
об
определим U
об
. Вычисляем
r
б
.
U
обVT
r
б
I
обVT
−
=
06
.
Определяем входное сопротивление транзистора
.
()
Rrh
вх VT бэмин
I
оэ
=++
0025
1
21
.
Задаемся потенциалами эмиттера и коллектора
=−
=
0103
03
(..),
..
UE
Эп
UE
Кп
Задаемся током делителя
=−25()
II
одоб
.
Сопротивления делителя
,
.
UU
обЭ
R
I
од
Е UU
побЭ
R
II
обод
+
=
−−
=
+
2
1
Входное сопротивление входного каскада
вхк
RRRR
вхвх VT
=
12
PP.
Проверяем выполнение условия
вх
RR
вк
Г
> 10 . Если усло-
вие не выполняется, переходим к расчету входного каскада на
биполярном транзисторе с общим коллектором (рисунок 6.2).
38
Uвх
R2
С2
VT1
Rэ
R1
Uвых
+Ek
С1
Рисунок 6.2 – Усилительный каскад на биполярном тран-
зисторе с общим коллектором
Для полученных значений (схема общий эмиттер) опреде-
ляем входное сопротивление транзистора
.
()()
RrRRh
вх VT бЭНэмин
I
оэ
=+++
0025
1
21
.
Входное сопротивление входного каскада
вхк
RRRR
вхвх VT
=
12
PP.
Проверяем выполнение условия
вх
RR
вкГ
> 10
. Если усло-
вие не выполняется, то входной каскад строится на полевом
транзисторе.
39
6.1 Расчет входного каскада на биполярном транзисто-
ре с общим эмиттером (рисунок 6.1)
Задаемся режимом работы по постоянному току
I
оэ
. Ве-
личину
I
оэ
определим для максимального значения h
э
21
по
графику зависимости
()
hI
эоэ
21
.
Значение тока базы покоя транзистора
I
оэ
I
об
h
эмин
=
21
,
где h
эмин
21
- минимальный коэффициент тока базы.
По входной характеристике для U
КЭ
≠
0
по значению
I
об
определим U
об
. Вычисляем
r
б
.
UVT
об
r
б
IVT
об
−
=
06
.
Определяем входное сопротивление транзистора
.
()
Rrh
вх VT бэмин
I
оэ
=++
0025
1
21
.
Задаемся потенциалами эмиттера и коллектора
=−
=
0103
03
(..),
..
UE
Эп
UE
Кп
Задаемся током делителя
=−25()
II
об
од
.
40
Сопротивления делителя
,
.
UU
обЭ
R
I
од
Е UU
побЭ
R
II
обод
+
=
−−
=
+
2
1
Определяем величины сопротивлений в цепи эмиттера и
коллектора
,
.
U
Э
R
Э
I
оэ
U
К
R
К
I
оэ
=
=
Входное сопротивление входного каскада
вхк
RRRR
вхвх VT
=
12
PP.
Коэффициент усиления по напряжению входного каскада
R
К
Kh
Uвхэмин
вхк
RR
Гвх
=
+
21
.
Выходное сопротивление входного каскада
вхк
RR
вых
К
≈
6.2 Расчет входного каскада на биполярном транзисто-
ре с общим коллектором (рисунок 6.2)
Задаемся режимом работы по постоянному току
I
оэ
. Ве-
личину
I
оэ
определим для максимального значения h
э
21
по
графику зависимости
()
hI
оэ
э21
.