Материал: Расчет электронного усилителя мощности низких частот. методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Электроника и схемотехника». Москалева Е.А
отличается минимальным числом деталей и малым потреблением тока от источника питания. Кроме того, сравнительно большое сопротивление резистора Rб практически не влияет на величину входного сопротивления каскада. Однако этот способ смещения пригоден лишь тогда, когда каскад работает при малых колебаниях температуры транзистора.
Более эффективной является схема с фиксированным напряжением смещения на базе, представленная на рис. 8. В этой схеме резисторы б′ и б′′ подключенные параллельно источнику питания Ек составляют делитель напряжения, который должен обладать достаточно большим сопротивлением, иначе входное сопротивление каскада окажется малым.
Рис. 7. Схема резистивного усилительного каскада с общим эмиттером и питанием от одного источника
Рис. 8. Схема с фиксированным напряжением смещения на базе
При построении схем транзисторных усилителей приходится принимать меры для стабилизации положения рабочей точки на характеристиках. Основной дестабилизирующий фак-
14
тор – влияние температуры. Существуют различные способы термостабилизации режима работы транзисторных каскадов. Наиболее распространенные из них реализуются с помощью схем, показанных на рис. 9-11.
Рис. 9. Схема c терморезистором
В схеме на рис. 9 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.
Рис. 10. Схема с диодом
Одна из возможных схем термостабилизации с помощью полупроводникового диода показана на рис. 10. В этой схеме диод включен в обратном направлении, а температурная характеристика обратного тока диода должна быть аналогична температурной характеристике обратного тока коллектора
15
транзистора. При смене транзистора стабильность ухудшается из-за разброса величины обратного тока коллектора.
Рис. 11. Схема с цепочкой эмиттерной стабилизации RэСэ
Наибольшее распространение получила схема термостабилизации режима, показанная на рис. 11. В этой схеме навстречу фиксированному прямому напряжению смещения, снимаемому с резистора б′ включено напряжение, возникающее на резисторе Rэ 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 Rэ. В результате напряжение между эмиттером и базой уменьшится, что приведет к уменьшению тока базы, а следовательно, тока коллектора. В большинстве случаев резистор Rэ шунтируется конденсатором большой емкости. Это делается для отвода переменной составляющей тока эмиттера от резистора Rэ.
Для УНЧ задача выбора структуры [5,7,9-12] при реализации типового учебного технического задания является более простой, так как большинство схем простых УНЧ построены по трехкаскадной схеме (рис. 5, 12) [8-14]. Обычно в качестве входного каскада используется дифференциальный усилитель, так как с его помощью легко ввести в схему УНЧ общую отрицательную обратную связь (ООС).
16
Рис. 12. Трехкаскадная структура УНЧ
Кроме дифференциального каскада во входной цепи УНЧ можно использовать и другие простые схемные решения, однако требованию введения в УНЧ цепи общей ООС наиболее просто удовлетворяет именно дифференциальный каскад, так как имеет два равноправных входа и реализует функцию вычитания входных сигналов. Применение других несимметричных схем, например схем на основе общего эмиттера, общей базы, каскадных схем, у которых необходимо сформировать второй дополнительный вычитающий вход, может оказаться неудобным из-за разницы входных сопротивлений, что потребует дополнительного согласования и, следовательно, изменений в схеме разрабатываемого УНЧ.
Вкачестве каскада промежуточного усиления – усилительный каскад по схеме с общим эмиттером.
Вусилителях на дискретных элементах и в интегральных микросхемах [17,18] применяют составные транзисторы, представляющие собой комбинацию из двух каскадно включенных транзисторов. Чаще других используют схему Дарлингтона (рис. 13). Как видно из схемы, составной транзистор имеет три вывода, эквивалентные эмиттеру, базе и коллектору. Поэтому его можно рассматривать как единый n-p-n транзистор, имею-
щий коэффициент усиления тока ≈ 1 · 2. В настоящее время
17
составные транзисторы выпускаются в виде отдельных приборов. Например, широко используется составной транзистор КТ827.
Рис. 13. Схема на составном транзисторе (схема Дарлингтона)
Составные транзисторы находят применение в эмиттерных повторителях. Замена одиночного транзистора в эмиттерном повторителе схемой Дарлингтона увеличивает входное и уменьшает выходное сопротивления схемы.
Выходной каскад – двухтактный общий коллектор. Однако некоторые варианты могут потребовать увеличения числа каскадов предварительного усиления. Причем окончательное решение об увеличении числа каскадов предварительного усиления может быть принято только после полного расчета составленной принципиальной схемы усилителя.
Принципиальное требование к разрабатываемой схеме усилителя – непосредственная гальваническая связь между каскадами [5,7,9,13]. Это связано не только с тем, что разделительные конденсаторы могут являться причиной линейных искажений (искажения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), переходной и фазовой характеристик). В основном это связано с требованиями работоспособности в заданном интервале температур (термостабильности), требованиями равномерности АЧХ в рабочей полосе частот, а также с выполнением требований по нелинейным искажениям. При непосредственной связи между каскадами введение общей отрицательной обратной связи позволяет легко выполнить требования ТЗ.
18