Комплексный расчет, анализ и моделирование многокаскадного усилителя, страница 3

Рисунок 1.1 – Электрическая принципиальная схема усилителя

Согласно рис.1.1 усилитель состоит из двух каскадов. Входной каскад выполнен на основе биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Каскад обеспечивает усиление входного сигнала по мощности и работает в режиме класса А.

Выходной каскад собран на базе полевого транзистора, включенного по схеме с общим истоком, и также обеспечивает усиление сигнала по мощности. Каскады соединены между собой посредством разделительного конденсатора. Входной и выходной сигналы усилителя поступают на базу VT1 и снимаются со стока VT2 также через разделительные конденсаторы. Усилитель работает в режиме усиления малого сигнала.

1.2  Описание принципов и особенностей функционирования объекта проектирования

На рисунке 1.2 представлена обобщенная эквивалентная схема усилителя.

Рисунок 1.2 – Обобщенная эквивалентная схема

Входной сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Конденсатор С1 препятствует шунтированию входа усилителя малым внутренним сопротивлением источника сигнала.

Согласно рис.1.2 входное сопротивление усилителя определяется параллельным соединением сопротивлений резистивного делителя R1-R2, а также сопротивлением со стороны базы транзистора. Если транзистор VT1 открыт, то сопротивление со стороны базы определяется суммой резистора R3 и малого сопротивления эмиттера, зависящего от температуры и коллекторного тока. Сопротивление базы Rb как правило мало, и им можно пренебречь.

Если потенциал коллектора больше потенциала эмиттера на несколько десятых долей вольта, переход база-эмиттер открыт, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении, то ток коллектора в h21 раз больше тока базы.

Выходное сопротивление каскада определяется параллельным соединением сопротивления в цепи коллектора  Rk и сопротивления диода коллектор-база – рисунок 1.3. Так как сопротивление диода, смещенного в обратном направлении, достаточно велико (сотни кОм и более), при расчете схемы им можно пренебречь. Выходное сопротивление каскада равно  Rk.

                

Рисунок 1.3 – Режим работы каскада на биполярном транзисторе

Далее сигнал передается через разделительный конденсатор на вход каскада на полевом транзисторе – рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 – Режим работы каскада на полевом транзисторе

Входное сопротивление данного каскада определяется сопротивлением R5, так как сопротивление транзистора со стороны затвора достаточно велико (сотни кОм и более). Емкостями затвор-исток, затвор-сток и сток-исток пренебрегаем, так как влияние их на низких частотах незначительно. Выходное сопротивление каскада определяется сопротивлением резистора в цепи стока R7. Нагрузка к каскаду подключается через разделительный конденсатор С3.

1.3  Схемотехнический расчет объекта проектирования

Типовой оценочный расчет апериодического усилительного каскада, выполненного на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером и использующего линейный режим работы – рисунок 1.3, выполняем в следующей последовательности:

1. Задаем необходимые для расчета параметры конкретного или обобщенного

идеализированного транзистора и усиливаемого сигнала:

а) минимальной частотой в спектре сигнала ...........................................;

б) максимальной амплитудой сигнального напряжен.............................;