2.5 Упрощенный расчет усилителя

Рис.2.8. Схема апериодического усилителя с общим эмиттером и фиксированным напряжением базы.

Напряжение источника питания обычно задано, поэтому транзистор усилителя подбирают под его напряжение. д.б. > E_K. При подборе транзистора учитывают также Iкбо,P_Kmax, h_21Э – статический коэффициент передачи тока. R_К определяют по формуле:

Rк = 0,4Eк / Iкп

I_КП – ток покоя коллектора. Обычно находится в пределах 0,5 – 2,0 mA, для расчетов принимаем I_КП = 1 mA.

Сопротивление R_Э определяют из следующего соотношения Rэ = (0,1…0,3 ) E_К / I_КП

Теперь выбираем R2 и R1. Обычно сопротивление R1 в несколько раз больше R2. R2 выбирается в 2-5 раз больше R_Э.

R1 = 2,4 · [ (E_К – I_КП · R_Э) / I_КП ]

E_К – V (вольт)

I_КП – mA (миллиамперы)

R_Э – кОм (килоомы)

Емкость конденсатора в цепи эмиттера выбирают из условия устранения обратной связи по переменному току.

С3 = 5000I_Эп / F_Н

F_Н – низшая частота усиливаемого сигнала в герцах

I_ЭП – ток покоя эмиттера в mA

В усилителях НЧ частота выражается в Гц, при этом С3 выражается в микрофарадах mF. В усилителе ВЧ соответственно в мГц и pF (пикофарадах).

Тогда, когда хотят иметь действие отрицательной обратной связи по переменному току, резистор R_Э не шунтируют конденсатором.

При отсутствии конденсатора С3 коэффициент усиления усилителя по напряжению K_U определяется отношением сопротивлений R_К и R_Э даже при самых больших значениях β.

Конденсаторы С1 и С2 называют разделительными. Они позволяют отделить усилительный каскад по постоянному току от источника входного сигнала и нагрузки. Емкости разделительных конденсаторов (их часто называют переходными) выбирают такими, чтобы их сопротивление на самых низких усиливаемых частотах F_Н было меньше входного сопротивления последующего каскада или оконечной нагрузки по крайней мере в 5-6 раз; тогда их сопротивлением для усиливаемых переменных сигналов можно пренебречь. Емкости выбирают из соотношения: С1000 / F_Н · R_ВХ, где R_ВХ – входное сопротивление последующего усилительного каскада или нагрузки (кОм). Если F_Н в герцах, то С в микрофарадах. Если F_Н в мГц, то С в pF.

При среднем значении Rвх  1кОм в усилителе низкой частоты (НЧ) (F_Н=100Гц) емкость С ≥ 1000 / 100·1 = 10 мкФ.

В усилителе ВЧ (F_Н = 0,15 мГц) емкость С ≥ 1000 / 0,15·1 = 6600 pF.

Рассмотрим упрощенный расчет усилителя с фиксированным током базы.

Рис.2.9. Схема апериодического усилителя с ОЭ и фиксированным током базы.

R1 выбирается намного больше входного сопротивления усилителя, тогда

I_бп = E_К / R1 где I_бп – ток покоя базы. I_бп – не зависит от типа и параметров транзистора, тогда

I_КП = βIбп

Зная I_КП и I_К можем определить остальные элементы аналогично случаю, рассмотренному выше.

Рассмотрим другую распространенную схему.

Рис.2.10. Схема эмиттерного повторителя.

Эта схема с общим коллектором. Нагрузку включают в эмиттерную цепь транзистора, чем вводится отрицательная обратная связь. Сопротивление R3 обычно в пределах 1-5 кОм.

Входное сопротивление у этой схемы велико от десятков до сотен килоом, а выходное мало. Используют для согласования каскадов, имеющих малое входное и большое выходное сопротивления, а также как оконечные (выходные) усилительные каскады, работающие на низкоомную нагрузку. Расчет производится, как и предыдущем случае.