Расчет двухтактного эмиттерного повторителя

Расчет двухтактного эмиттерного повторителя

— напряжение питания Uп = 15 В;

— ток покоя коллектора Iк=1 мА;

— нижняя частота сигнала fн= 20 Гц;

— тип транзистора npn.

Перед расчетом схемы по справочнику необходимо выбрать транзистор, исходя из заданного типа, напряжения питания, коллекторного тока и мощности, рассеиваемой транзистором. При расчете использовать минимальное значение из диапазона, приведенного в справочнике. В данном примере выберем транзистор КТ 373А с=100.

Расчет по постоянному току

1) Выберем напряжения Uэ.

Для получения симметричного сигнала на выходе без срезов необходимо, чтобы выполнялось условие Uэ=0.5 Uп.=7.5В.

2) Рассчитаем сопротивление Rэ.

Ток покоя коллектора транзистора равен 1 мА и приблизительно равен току покоя эмиттера., поэтому R3=Uэ / Iэ= 7.5В/1мА = 7.5 Ком.

3) Определим сопротивления делителя напряжения R1, R2.

Напряжение на базе транзистора Uб= Uбэ+ Uэ= 0.6В + 7.5В = 8.1В.

Определим ток базы транзистора Iб= Iк/= 1мА / 100 = 0.01мА.

Выберем ток делителя равным Iд= 10Iб=0.1мА.

После определения расчетных величин сопротивлений следует выбрать их номинальные значения из 5 % ряда номиналов, выпускаемых промышленностью.

Расчет по переменному току

Расчет по переменному току сводится к определению величин емкостей С1 и С2.

1) Емкость С1 и входное сопротивление усилителя образуют фильтр верхних частот. Из формулы для частоты среза фильтра можно найти значение С1. Частоту среза следует принять равной fн. При определении входного сопротивления усилителя необходимо учесть, что переменный входной сигнал протекает на землю через сопротивления делителя напряженияR1 иR2 и базу транзистора. Таким образом, входное сопротивление усилителя равно параллельному включению резисторов делителяR1,R2 и входному сопротивлению усилителяrвх, определяемого по формуле (2.2).

Определим Rд= R1R2 / (R1+R2)= 40 Ком,

2) Емкость С2 с нагрузкой также образует RC– фильтр высоких частот. Величину сопротивления нагрузки выбираем равной сопротивлениюRэ, т.к. в этом случае в нагрузку отдаетс ямаксимальная мощность.

Так как, в схеме получили двухкаскадный фильтр высоких частот, то для предотвращения снижения амплитуды сигналов на самой низкой частоте емкости следует взять немного больше из стандартного ряда номиналов. Например С1= 1 мкФ, С2 = 3.3 мкФ.

2.6. Контрольные вопросы

Нарисуйте схему простейшего усилителя эмиттерного повторителя и объясните его работу?

Приведите временные диаграммы работы усилителя

Почему усилитель пропускает на выход тольеко положительную полуволну синусоидального входного сигнала

Чему равен коэффициент усиления по напряжению ЭП?

Выведите формулу коэффициента усиления по напряжению ЭП.

Дайте определение входному сопротивлению ЭП.

Выведите формулу для входного сопротивления.

Дайте определение выходному сопротивлению ЭП.

Выведите формулу для выходного сопротивления.

Чем отличается работа ЭП от однополупериодного выпрямителя?

Как задать напряжение смещения в ЭП?

Приведите схему ЭП с цепью смещения.

Объясните работу схемы ЭП с цепью смещения.

Нарисуйте временные диаграммы работы схемы ЭП с цепью смещения.

Выполните моделирование рассчитанной схемы ЭП.

— напряжение питания Uп = 15 В;

— ток покоя коллектора Iк=1 мА;

— нижняя частота сигнала fн= 20 Гц;

— тип транзистора npn.

Перед расчетом схемы по справочнику необходимо выбрать транзистор, исходя из заданного типа, напряжения питания, коллекторного тока и мощности, рассеиваемой транзистором. При расчете использовать минимальное значение из диапазона, приведенного в справочнике. В данном примере выберем транзистор КТ 373А с=100.

Расчет по постоянному току

1) Выберем напряжения Uэ.

Для получения симметричного сигнала на выходе без срезов необходимо, чтобы выполнялось условие Uэ=0.5 Uп.=7.5В.

2) Рассчитаем сопротивление Rэ.

Ток покоя коллектора транзистора равен 1 мА и приблизительно равен току покоя эмиттера., поэтому R3=Uэ / Iэ= 7.5В/1мА = 7.5 Ком.

3) Определим сопротивления делителя напряжения R1, R2.

Напряжение на базе транзистора Uб= Uбэ+ Uэ= 0.6В + 7.5В = 8.1В.

Определим ток базы транзистора Iб= Iк/= 1мА / 100 = 0.01мА.

Выберем ток делителя равным Iд= 10Iб=0.1мА.

После определения расчетных величин сопротивлений следует выбрать их номинальные значения из 5 % ряда номиналов, выпускаемых промышленностью.

Расчет по переменному току

Расчет по переменному току сводится к определению величин емкостей С1 и С2.

1) Емкость С1 и входное сопротивление усилителя образуют фильтр верхних частот. Из формулы для частоты среза фильтра можно найти значение С1. Частоту среза следует принять равной fн. При определении входного сопротивления усилителя необходимо учесть, что переменный входной сигнал протекает на землю через сопротивления делителя напряженияR1 иR2 и базу транзистора. Таким образом, входное сопротивление усилителя равно параллельному включению резисторов делителяR1,R2 и входному сопротивлению усилителяrвх, определяемого по формуле (2.2).

Читайте также:  Как закрепить телевизор на холодильнике

Определим Rд= R1R2 / (R1+R2)= 40 Ком,

2) Емкость С2 с нагрузкой также образует RC– фильтр высоких частот. Величину сопротивления нагрузки выбираем равной сопротивлениюRэ, т.к. в этом случае в нагрузку отдаетс ямаксимальная мощность.

Так как, в схеме получили двухкаскадный фильтр высоких частот, то для предотвращения снижения амплитуды сигналов на самой низкой частоте емкости следует взять немного больше из стандартного ряда номиналов. Например С1= 1 мкФ, С2 = 3.3 мкФ.

2.6. Контрольные вопросы

Нарисуйте схему простейшего усилителя эмиттерного повторителя и объясните его работу?

Приведите временные диаграммы работы усилителя

Почему усилитель пропускает на выход тольеко положительную полуволну синусоидального входного сигнала

Чему равен коэффициент усиления по напряжению ЭП?

Выведите формулу коэффициента усиления по напряжению ЭП.

Дайте определение входному сопротивлению ЭП.

Выведите формулу для входного сопротивления.

Дайте определение выходному сопротивлению ЭП.

Выведите формулу для выходного сопротивления.

Чем отличается работа ЭП от однополупериодного выпрямителя?

Как задать напряжение смещения в ЭП?

Приведите схему ЭП с цепью смещения.

Объясните работу схемы ЭП с цепью смещения.

Нарисуйте временные диаграммы работы схемы ЭП с цепью смещения.

Выполните моделирование рассчитанной схемы ЭП.


Стандартная схема приведена на рис. 2.7. Усилитель собран на комплементарной паре транзисторов VT1 и VT2.

Нагрузка подключается между двумя эмиттерными сопротивлениями

Рис. 2.7. Двухтактный эмиттерный повторитель

и корпусом. Входная день содержит базовые сопротивления Rб, которые выполняют роль стабилизаторов тока и вместе с резисторами R1, R2 и стабисторами VD1 и VD2 задают необходимое смещение на базе в режиме покоя. Эмиттерные повторители, как правило, работают в режиме класса АВ, реже — в режиме класса В.

Двухтактный эмиттерный повторитель часто используется в многокаскадных схемах на выходе, после операционных усилителей, поэтому важным параметром ЭП служит его входное сопротивление. Оно не должно быть меньше минимального возможного сопротивления нагрузки операционного усилителя. При работе в режимах классов В и АВ транзисторы открываются поочередно. При поступлении положительной полуволны входного сигнала открыт n−р−n транзистор VT1 и закрыт р–n−р транзистор VT2. Ток протекает через входную и выходную цепи транзистора VT1 и по цепи: вход →R2 →VD2 → Rб2 → -Un в нижней части схемы. Поэтому входное сопротивление каскада есть сопротивление двух параллельных ветвей:

Здесь и — сопротивление диодов — стабисторов переменному току, эти сопротивления малы по сравнению с другими сопротивлениями схемы и в дальнейшем мы не будем их учитывать. Через обозначено сопротивление входной цепи открытого транзистора VT1:

Аналогично вычисляется сопротивление при поступлении отрицательной полуволны входного сигнала. Однако в момент переключения могут оказаться открытыми оба транзистора. Поэтому для расчета минимального входного сопротивления эмиттерно-го повторителя разумно пользоваться эквивалентной схемой, изображенной на рис. 2.8. Поскольку сопротивления в верхней и нижней частях схемы рис. 2.7 одинаковы, при расчетах принято, что и

Сопротивление кцэ и коэффициент h11э можно определить по статическим характеристикам транзистора. Следует только учесть, что при изменении базового тока величина h11э тоже меняется. Наименьшее значение этот параметр имеет при максимальном токе базы. Как правило, именно это значение h11э.min и используют в расчетах для оценки наименьшего входного сопротивления каскада.

Рис. 2.8. Эквивалентная схема для расчета минимального входного сопротивления двухтактного эмиттерного повторителя

Общее входное сопротивление усилителя, как следует из схемы рис. 2.8, равно:

(2.30).

Как известно, эмиттерный повторитель не усиливает напряжение:

(2.31)

(2.32)

. (2.33)

Входной ток Iвх.т много меньше тока нагрузки, а напряжение на стабисторе много меньше выходного напряжения, поэтому последние два члена в (2.32) можно не учитывать. Тогда

. (2.34)

Коэффициент усиления по току:

. (2.35)

ЗАДАЧИ

3адача 2.4.1. Двухтактный эмиттерный повторитель собран на комплементарных транзисторах КТ 825, КТ 827. В схеме использованы стабисторы 2С 113 А с параметрами: Uст = 1, 2 В, минимальный ток стабилизации Iст.min = 1 мА, максимальный ток стабилизации Iст.mах = 100 мА. Напряжение питания Uп = 40 В, амплитуда напряжения на нагрузке Uн.т= 25 В, сопротивление нагрузки Rн = 5 Ом, Rб = 4 кОм, сопротивления в эмиттерных цепях транзисторов RЭ = 1 Ом. Статический коэффициент передачи тока транзистора h21э= 5000. Определить: КU, R1,2, минимальное Rвх.эп и токи через стабисторы IVD1 и IVD2 при максимальном входном сигнале. Каскад работает в режиме класса АВ, Iбп = 0,1Iб.т.

Читайте также:  Bound by flame освобождать ведьму или нет

Решение. 1). Ток в нагрузке

Отсюда , а

2) Коэффициент усиления каскада по напряжению

, а

3). По входной характеристике (рис. П.2) можно оценить Uбэп= 1,2 В и h11э при Iб и Iб.т. Получим h11э = 260 Ом. Тогда сопротивление входной цепи транзистора

4). Чтобы определить значения R1,R2, нужно знать падение напряжения на этих сопротивлениях в режиме покоя и ток через делитель Iдп (т. е. через сопротивление Rб) в режиме покоя. Для этого вычислим потенциал базы транзистора VT1 Uбп в режиме покоя:

.

Учитывая, что в режиме класса АВ ток Iэп = 0,1Iэ.т = 500 мА, имеем

а падение напряжения на резисторе R1

Ток Iдп1 через сопротивление R1 в режиме покоя равен току через сопротивление Rб минус ток Iбп.

5). Зная rвх VT, Rб и R1, можно определить минимальное входное сопротивление каскада

6). При положительном входном сигнале открывается транзистор VT1. При этом ток через резистор Rб

.

Тогда 2-ой закон Кирхгофа для участка цепи от +Uп до входа усилителя:

Подставив численные значения, получим

7). При положительном входном сигнале транзистор VT2 закрыт, поэтому 2-ой закон Кирхгофа для участка цепи от входа до -Uп:

,

Задача 2.4.2. В условиях предыдущей задачи определить входное сопротивление каскада при максимальном входном сигнале, коэффициент усиления по току KI и коэффициент полезного действия усилителя.

1). При максимальном входном сигнале открыт транзистор VT1 и закрыт транзистор VT2. Поэтому сопротивление верхней части схемы

2). Сопротивление нижней части схемы

.

3). Отсюда входное сопротивление каскада

4). Коэффициент усиления по току KI найдем по формуле (2.35):

.

5). Мощность, выделяемая в нагрузке, равна

Мощность, потребляемая от двух источников питания, равна

где θ = ωt, а ω – круговая частота усиливаемого сигнала.

Проинтегрировав синусоидальную функцию, получим:

Из расчета видно, что потери мощности в базовом делителе сравнительно малы. Коэффициент полезного действия каскада равен

Ответ: Rвх.эп = 2 кОм; KI = 332; η 49%.

Задача 2.4.3. Двухтактный эмиттерный повторитель без стабисторов собран на транзисторах КТ 825 А, КТ 827 А. Известно, что Uп = 28 В, Uн.т = 14 В, Rн = 2 Ом; Rэ = 1 Ом; h21э = 3000. Каскад работает в режиме класса В, Uэп = Uбэ.пор = 1 В. Ток делителя покоя через сопротивление Rб равен 0,45Iб.т. Определить КU, R1, Rб, минимальное входное сопротивление каскада и входное сопротивление каскада при максимальном отрицательном напряжении входного сигнала.

1). Коэффициент усиления по напряжению КU = 2/3 = 0,67;

2). Ток в нагрузке Iн.т =Iк.т = 7 А, отсюда Iб.т 2,3 мА

3). Из входной характеристики (рис. П.2) можно оценить минимальное входное сопротивление транзисторов: 1ъцэ = 200 Ом.

4). Ток делителя покоя Iдп = 0,45Iб.т = 1 мА.

Отсюда с учетом того, что Iбп = 0,

5). Сопротивление входной цепи транзистора

и минимальное входное сопротивление каскада

6). При максимальном отрицательном напряжении входного сигнала транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. Входное сопротивление каскада Rвх равно сопротивлению параллельно соединенных rв и rн:

Ответ: КU = 0,67; R1 = 1 кОм; Rб = 27 кОм; Rвх.эп.min = 4 кОм; Rвх = 6,2кОм.

Задача 2.4.4. Двухтактный эмиттерный повторитель собран на комплементарных транзисторах КТ 825 А, КТ 827 А. Каскад работает в режиме класса АВ, Iбп = 0,1I­б.т, Uбэп = 1,2 В. Стабисторы 2С 113 А имеют напряжение стабилизации 1,2 В; Iст. min = 1 мА; Iст,mах = 100 мА; Uп = 35 В; Uн.т = 12 В; Rн = 2 Ом; Rэ = 1 Ом; Rб = 3 кОм; R1 = 0. Принять, что h11э = 120 Ом; h21э = 2000. Определить КU, минимальное Rвх.эп и токи, протекающие через стабисторы при максимальном положительном входном сигнале.

Читайте также:  Через что лучше стримить процессор или видеокарта

Задача 2.4.5. В условиях предыдущей задачи нет стабисторов, а есть сопротивления R1, R2. Uп = 32 В; Rб = 30 кОм. Определить R1, R2 и минимальное Rвх.эп.

Задача 2.4.6. Двухтактный эмиттерный повторитель собран на комплементарных транзисторах КТ 825 А и КТ 827 А. Стабисторы КС 107 А имеют напряжение стабилизации UCT = 0, 715 В; минимальный ток стабилизации Iст. min = 1 мА; максимальный Iст.mах = 100 мА; Uп = 35 В; Uн.т= 12 В; Rн = 2 Ом; Rэ = 1 Ом; Rб = 3 кОм; R1 = 430м; h11э = 120 Ом; h21э = 2000; Iбп = 0,1Iб.т, Uбэп = 1,2 В. Определить KU, минимальное Rвх.эп и токи, протекающие через стабисторы при максимальном положительном входном сигнале. Сопротивлением стабисторов можно пренебречь.

Задача 2.4.7. В схеме двухтактного эмиттерного повторителя на комплементарных транзисторах КТ 860, КТ 861 использованы стабисторы 2С107 А, имеющие напряжение стабилизации Uст = 0, 7 В; минимальный ток стабилизации Iст,min = 1 мА, максимальный Iст.mах = 100 мА; Uп = 30 В; Uн.т = 12 В; Rн = 20 Ом; Rэ = 2 Ом; Rб = 2,7 кОм; R1 = 0, h21э = 130. Каскад работает в режиме класса АВ, поэтому принять, что Iбп = 0,1Iб.т— Определить KU, минимальное Rвх.эп и величину входного сопротивления при максимальном отрицательном напряжении входного сигнала. Характеристики транзистора КТ 860 приведены на рис. П.1.

3адача 2.4.8. В схеме двухтактного эмиттерного повторителя на комплементарных транзисторах КТ 860, КТ 861 нет стабисторов. Uп = 15 В; Uн.т = 8 В; Rн = 10 Ом; Rэ = 1 Ом, h21э = 125. Каскад работает в режиме класса АВ, поэтому Iбп = 0,1Iб.т, Uбэп = 0, 72 В. Определить сопротивления Rб и R1, обеспечивающие ток делителя покоя (т. е. ток через сопротивление Rб) Iдп = 3Iбп. Характеристики транзистора КТ 860 приведены на рис. П.1.

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМГЛАВЫ 2

2.1.2. Iбп = 2, 2 мА, U6эп = 0,73 В,Iкп = 370 мА, Uкэп = 2, 25 В, h11э =

= 22 Ом. 2.1.3. Iбп = 6 мА, Uбэп = 0,93 В, Iкп = 0, 7 A, Uкэп = 8,8 В, h11э = 17 Ом. 2.1.4. Iбп = 6, 2 мА, Uбэп = 0,95 В; Iкп = 840 мА, Uкэп = 7 В, h11э = 17 Ом. 2.1.5. Iбп = 75 мкА, Uбэп = 0, 73 В, Iкп = 4,1 мА, Uкэп = 10 В, h11э = 710 Ом.

2.2.6. Rк = 5, 25 Ом, КI = 16, 7. 2.2.7. Rк = 7 Ом, КU = 25, Рвх = 14 • 10 -6 Вт, Рн = 8, 75 мВт. Если отпаять Сэ, то KU = 3, Рвх = 1,68 • 10 -6 Вт, Рн = 126 • 10 -6 Вт. 2.2.8. Рн = 600 Ом, K1 = 2,18. 2.2.9. КU = 67, Рвх = 27,4 • 10 -6 Вт, Рн = 3,33 мВт. Если отпаять Сэ, то KU = 6,07, Рвх = 7,0 • 10 -6 Вт, Рн = 27,5 • 10 -6 Вт. 2.2.10. КU = 288, KU = 29, 5, Кр = 8496, Rн следует уменьшить, но не более, чем до 2,66 кОм. 2.2.11. КU = 200, KI = 8,18, KP = 1636. Если отпаять Сэ, то /IV = 32,8, = 4, 24, КР = 139. 2.2.12. Рк = 3700 Ом, Cэ = 100 Ом, КI = 8 2.2.13. Rк = 18 Ом, Rэ = 2 Ом, KI = 26,5. 2.2.14. Rб2 = 86 Ом, Rн = 1,7 Ом, Рн = 1,7 Вт, η = 1,4%. 2.2.15. Rн = 28 Ом, КU = 20, Рн = 4, 5 мВт. 2.2.16. Rн = 370 Ом, Uвх.т = 31,5 мВ. 2.2.17. KU 70, η= 1%. 2.2.18. КU = 200, η = 3,3%. 2.2.19. Rк = 5,2 Ом, КU = 24,3, Uвх.т = 16,0 мВ.

2.3.2. Rэ = 47 Ом, Rн = 760 Ом, Uвх.т = 0,03 В, КU = 120, КI = 6; Рн = 9, 5 мВт, η = 9%. 2.3.3. Rб2 = 49 Ом, Rн = 45 Ом, Рн = 0, 51 Вт, η = 10,6%.

2.4.4. КU = 0,67, Rвх.эп = 1 кОм, IVD1 = 2 мА, IVD2 = 17,2 мА. 2.4.5. R1 = R2 = 2,6 кОм, Rвх.эп = 3,8 кОм. 2.4.6. КU = 0,67, Rвх.эп = 1 кОм, IVD1 =2,1 мА, IVD2 = 17,1 мА. 2.4.7. KU = 0,91, Rвх.эп.min = 0,7 кОм, Rвх.отр = 0,92 кОм. 2.4.8. R1 = 780 Ом, Rб = 7,1 кОм.

Ссылка на основную публикацию
Распиновка usb мышки по цветам провода
Не все производители USB-устройств придерживаются общепринятой цветовой маркировки проводов: Красный, Белый, Зелёный, Чёрный. Эта статья посвящена разгулу китайской фантазии. Если...
Пунктирный шрифт в ворде
Здравствуйте! Набираете в Word'е нужный Вам текст,выделяете его и нажимаете на правую кнопку мыши. Далее в высветившемся меню выбираем "Шрифт....
Разборка принтера canon lbp 2900
В статье рассмотрены методика разборки лазерного принтера „Canon LBP3000», некоторые особенности проведения профилактики аппарата, а также замены его узлов и...
Расчет двухтактного эмиттерного повторителя
- напряжение питания Uп = 15 В; - ток покоя коллектора Iк=1 мА; - нижняя частота сигнала fн= 20 Гц;...
Adblock detector