Простейшая схема резистивного усилительного каскада с общим эмиттером и питанием от одного источника показана на рис 1.

Рисунок 1

Данная схема получила название схемы с фиксированным базовым током. Смещение фиксированным током базы отличается минимальным числом деталей и малым потреблением тока от источника питания. Кроме того, сравнительно большое сопротивление резистора R_б практически не влияет на величину входного сопротивления каскада. Однако этот способ смещения пригоден лишь тогда, когда каскад работает при малых колебаниях температуры транзистора. Кроме того, большой разброс и нестабильность параметров b даже у однотипных транзисторов делают режим работы каскада неустойчивым при смене транзистора, а также с течением времени.

Более эффективной является схема с фиксированным напряжением смещения на базе, представленная на рис 2.

В этой схеме резисторы и подключенные параллельно источнику питания Е_к составляют делитель напряжения. Делитель, образованный резисторами и должен обладать достаточно большим сопротивлением, иначе входное сопротивление каскада окажется малым.

При построении схем транзисторных усилителей приходится принимать меры для стабилизации положения рабочей точки на характеристиках. Основной дестабилизирующий фактор – влияние температуры. Существуют

VT

Рисунок 2

различные способы термостабилизации режима работы транзисторных каскадов. Наиболее распространенные из них реализуются с помощью схем, показанных на рис 3-5.

Рисунок 3 - c терморезистором

Рисунок 4 - с диодом

Рисунок 5 - с цепочкой эмиттерной стабилизации RэСэ

В схеме на рис 3 терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления включен в базовую цепь таким образом, что при повышении температуры происходит уменьшение отрицательного напряжения на базе за счет уменьшения сопротивления терморезистора. При этом происходит уменьшение тока базы, а следовательно, и тока коллектора.

Одна из возможных схем термостабилизации с помощью полупроводникового диода показана на рис 4. В этой схеме диод включен в обратном направлении, а температурная характеристика обратного тока диода должна быть аналогична температурной характеристике обратного тока коллектора транзистора. При смене транзистора стабильность ухудшается из-за разброса величины обратного тока коллектора.

Наибольшее распространение получила схема термостабилизации режима, показанная на рис 5. В этой схему навстречу фиксированному прямому напряжению смещения, снимаемому с резистора включено напряжение, возникающее на резисторе R_э при прохождении через него тока эмиттера. Пусть, например, при увеличении температуры постоянная составляющая коллекторного тока возрастет. Увеличение тока коллектора приведет к увеличению тока эмиттера и падению напряжения на резисторе R_э . В результате напряжение между эмиттером и базой уменьшиться, что приведет к уменьшению тока базы, а следовательно, тока коллектора. В большинстве случаев резистор R_э шунтируется конденсатором большой емкости. Это делается для отвода переменной составляющей тока эмиттера от резистора R_э .

2.2 Составление структурной схемы усилителя

Структурная схема представлена на рис 6.

Рисунок 6

ВхК - входной каскад

КПУ1 - первый каскад предварительного усиления

КПУ2 - второй каскад предварительного усиления

КПУ3 - третий каскад предварительного усиления

ВыхК - выходной каскад

Входной каскад ставится на входе усилителя для увеличения входного сопротивления усилителя.

Большинство источников входного сигнала развивают очень низкое напряжение Е_г = 10 мВ. Подавать его непосредственно на каскад усиления мощности не имеет смысла, так как при слабом управляющем напряжении невозможно получить значительные изменения выходного тока.

Рассчитаем максимальное напряжение в нагрузке по формуле:

В (1)

Определим максимальный ток протекающий через нагрузку:

(2)

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя по формуле:

(3)

Определим ориентировочное количество каскадов предварительного усиления по следующей формуле:

(4)

Полученное по формуле (4) количество каскадов округляют до ближайшего целого нечетного числа (в большую сторону), так как схема с ОЭ дает сдвиг фаз 180°

n = 3

Выходной каскад ставится на выходе усилителя и обеспечивает усиление мощности полезного сигнала в нагрузку.

2.3 Разработка принципиальной электрической

схемы усилителя

Схемная реализация входного каскада представлена на рис 7.

Рисунок 7

Это схема дифференциального каскада. Я решил выбрать диф. каскад по следующим причинам:

-дифференциальный каскад обеспечивает повышенную температурную стабильность предварительного усиления

-к дифференциальному каскаду проще подключить обратную связь

-у дифференциального каскада сравнительно большое входное сопротивление.