Расчет трехкаскадного усилителя схемы включения которых ОБ-ОК-ОЭ

Разработка электрической схемы

В данном курсовом проекте требуется рассчитать трехкаскадный усилитель схемы включения которых ОБ-ОК-ОЭ. В данном усилителе будет использована эмиттерная стабилизация рабочей точки которая отличается высокой эффективностью и является самым распространенным методом стабилизации для схем, охваченных отрицательной обратной связью. Принцип эмиттерной стабилизации является общим для всех схем включения поэтому рассмотрим её  для схемы включения с общим эмиттером. При повышении температуры транзистора, рабочая точка на выходной характеристике начинает смещаться вверх по нагрузочной прямой, увеличивая тем самым коллекторный ток,  а также напряжение между базой и эмиттером и ток базы на входной характеристике, а следовательно и ток эмиттера, который является суммой токов базы и коллектора. При увеличении эмиттерного  тока увеличивается падение напряжения на резисторе в цепи эмиттера. Это приводит к уменьшению напряжения между базой и эмиттером и току базы на входной характеристике, это приводит к тому  что рабочая точка на выходной характеристике возвращается в своё прежнее нормальное состояние. При увеличении сопротивления эмиттера, ООС становится глубже, но при этом происходит большое падение напряжения на этом резисторе, что равноценно уменьшению напряжения источника питания на такую же величину. Чтобы коэффициент усиления каскада не уменьшался из-за включения в цепь эмиттера резистора, его шунтируют конденсатором большой емкости. Благодаря этому действию ООС по переменному току сводится к нулю. Сопротивления делителя  выбирают таким образом, чтобы не уменьшалось входное сопротивление каскада, что может привести к перегрузке предшествующего каскада.

Схема включения с общей базой (ОБ) (рис.1) при использовании хорошего

рис.1

транзистора и оптимальной нагрузки может давать коэффициент усиления напряжения несколько тысяч, но коэффициент усиления тока меньше единицы и лежит в пределах 0,6-0,95 который мало изменяется при изменении температуры или замене транзистора. Так как усиление тока очень мало то коефициент усиления мощности тоже мал. Входное сопротивление транзистора в схеме с ОБ наименьшее из всех схем включения и изменяется при изменении нагрузки. Выходное сопротивление – наибольшее из всех схем включения. При таком включении транзистор не меняет полярности усиливаемого сигнала, а коэффициент гармоник не превышает нескольких процентов. В схеме с ОБ база транзистора является общим электродом. Резисторы R2 и R4 играют роль базового делителя необходимого для установления и поддержания рабочей точки. Резистор R3 необходим для стабилизации рабочей точки при эмиттерной стабилизации. Конденсатор С2 необходим для разделения переменной и постоянной составляющих сигнала. Резистор R1 необходим для установки режима работы активного элемента.

При включении с общим коллектором (ОК) (рис.2) источник сигнала включен рис.2

в провод базы, нагрузка в провод эмиттера, а коллектор с общим проводом.

Коэффициент усиления напряжения при таком включении меньше единицы(0,7-0,99). Коэффициент усиления тока около ста и более раз и сильно изменяется при изменении режима работы, температуры и т.д. Из-за малого усиления по напряжению, коэффициент усиления по мощности оказывается небольшим. Входное сопротивление транзистора при таком включении наибольшее и очень сильно возрастает при возрастании сопротивления нагрузки. Выходное сопротивление – наименьшее из всех схем включения. При включении с ОК транзистор не меняет полярности усиливаемого сигнала , коэффициент гармоник при полном использовании транзистора не превышает 1%. Включени с ОК применяют лишь в особых случаях: в каскадах предварительного усиления его используют при необходимости получения большого входного сопротивления, а в оконечных каскад при необходимости получения малого выходного сопротивления или малого коэффициента гармоник . Сопротивления R5 R6 в схеме играют роль базового делителя необходимого для установления и поддержания рабочей точки. Резистор R8 необходим для стабилизации рабочей точки при эмиттерной стабилизации. Конденсатор С3 необходим для разделения переменной и постоянной составляющих сигнала. Резистор R7 необходим для установки режима работы активного элемента.

При включении с общим эмиттером (ОЭ) (рис.3) источник сигнала включен в провод базы, нагрузка в провод коллектора, а эмиттер соединен с общим

рис.3

проводом. Транзистор в таком включении дает усиление как тока так и напряжения. Усиление мощности в такой схеме наибольшее из всех схем включения.                                                                                                                    Коэфициент усиления напряжения лишь немного ниже чем при включении с общим эмиттером, а коэффициент усиления тока составляет около ста раз. Входное сопротивление здесь выше чем при включении с ОБ (от нескольких Ом для мощных транзисторов  до тысяч Ом для маломощных). Выходное сопротивление ниже чем для включения с ОБ. При таком включении транзистор меняет полярность усиливаемого сигнала, а коэффициент гармоник при таком включении максимален и может достигать при полном использовании транзистора 5-20%. Вследствие наибольшего усиления схема включения с общим эмиттером является наиболее употребительной в схемах предварительного усиления и в каскадах мощного усиления. Сопротивления R9 и R10 играют роль базового делителя необходимого для установления и поддержания рабочей точки. Резистор R12  необходим для стабилизации рабочей точки при эмиттерной стабилизации. Конденсатор С4 необходим для разделения переменной и постоянной составляющих сигнала, а С5 для устранения отрицательной обратной связи по переменному току. Резистор R11 необходим для установки режима работы активного элемента.

С учетом всего вышесказанного усилитель будет иметь вид показанный на рис. 4

Рис.4