Анализ избирательного усилителя на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером, страница 2

Избирательными называют электронные усилители, предназначенные для усиления сигналов в узкой полосе частот. Избирательные усилители широко используются для усиления сигналов радиочастот (усилители высоких частот – УВЧ), при супергетеродинном приеме (усилители промежуточной частоты – УПЧ), в измерительной технике, в системах телемеханики с частотным разделением каналов.

По принципу построения различают резонансные избирательные усилители (усилители LC-типа) и избирательные усилители с RC-цепями (усилители RC-типа). В резонансных усилителях избирательность усиления достигается за счет резонансные свойства колебательных LC-цепей. Избирательные усилители RC-типа содержат частотно-зависимую обратную связь, построенную с использованием RC-цепей. Резонансные усилители предпочтительнее использовать в диапазоне от звуковых частот и выше (более нескольких десятков килогерц), тогда как усилители с RC-цепями в диапазоне звуковых и низких промышленных частот (менее нескольих десятков килогерц).

Поскольку точные выражения, определяющие зависимость выходных параметров усилителей от параметров электронных компонентов, достаточно сложны, параметрический синтез, как правило, проводят на основе инженерных методик, содержащих упрощенные соотношения. Для проверки правильности выполненных расчетов можно использовать формализованные методы математического описания, основанные на уточненных моделях активных электронных компонентов. Для электронных усилителей, работающих в режиме малого сигнала, необходимую точность обеспечивают линейные математические модели, эффективная реализация которых основана на операторных методах анализа.

1 АНАЛИЗ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ УСИЛИТЕЛЯ

Рассматриваемый избирательный усилитель (рис. 1.1) относится к классу резонансных усилителей (усилителей LC-типа). Основу его построения составляет усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Резисторы схемы R1 – R4 образуют цепь смещения биполярного транзистора по постоянному току, которая обеспечивает работу транзистора в нормальном активном режиме. В каскаде используется цепь смещения с эмиттерной стабилизацией рабочей точки транзистора. Указанная стабилизация обеспечивается последовательной отрицательной обратной связью по постоянному току, реализованной за счет фиксации потенциала базы резистивным делителем R1 – R2, и включения в эмиттерную цепь резистора R4. 

Конденсаторы С1 и С3 представляют собой входной и выходной разделительные конденсаторы, обеспечивающие развязку каскада от цепей источника сигнала и нагрузки по постоянному току.  

Рис. 1.1. Схема избирательного усилителя

Для обеспечения избирательности в состав схемы включена последовательный резонансный LC-контур, шунтирующая резистор R4 отрицательной обратной связи. На резонансной частоте сопротивление контура мало вследствие чего действие отрицательной обратной связи существенно ослабляется. Это в свою очередь обеспечивает рост коэффициента усиления каскада. При расстройке частоты сопротивление контура увеличивается, действие отрицательной обратной связи восстанавливается, что вызывает снижение коэффициента усиления.

2 Параметрический синтез усилителя

Расчет параметров элементов цепей смещения проведем графо-аналитическим методом, основанным на использовании семейства статических характеристик биполярного транзистора для схемы с общим эмиттером.

Положение рабочей точки транзистора в режиме покоя на семействе выходных статических характеристик для схемы с общим эмиттером определяется напряжением   и током . Параметры рабочей точки должны удовлетворять условиям, обеспечивающим работу транзистора в режиме усиления класса А :

,

,

, где  – обратный ток коллекторного перехода транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером;  – допустимый ток коллектора;  – напряжение коллектор-эмиттер на границе насыщения;  – допустимое напряжение коллектор-эмиттер;  – мощность, рассеиваемая на транзисторе;  – допустимая мощность, рассеиваемая на транзисторе.