Расчет усилителя на транзисторе с общим эмитером (по-американски)

Всегда меня мучал вопрос, как же точно и детально рассчитать усилитель на транзисторе, и всегда я находил не понятные мне детали. Вы можете сказать, что был СССР, строил приборы и т. д. Да, но как это делали инженера мы не знаем, а любители возможно в большинстве допускали некоторое колебание параметров и неточностей.

Как гласят наши (пост СССР) инструкции в учебниках, для расчета усилителя необходимо использовать выходную ВАХ транзистора, она выглядит вот так:

Рис 1. входная и выходная ВАХ биполярного транзистора.

Допустим я хочу рассчитать транзистор на UКЭ = 6,7 Вольт, как мне это сделать по такому маленькому, не точному графику? Более точных и больших графиков я не находил и вы не найдете. Из этого следует вывод: чтобы рассчитать усилитель, нужно сначала снять выходные характеристики транзистора!! (вполне возможно инженера при разработке схем так и делали). Я даже попытался построить схему для съема таких характеристик, но забил. Вот фото:

Фото 1-2. Попытка создать схему тестирования транзистора в режиме общий эмитер для получения ВАХ


А теперь перейдем к американцам, к пиндосам, которых много кто ненавидит. А ненавидят за то – что они лучше нас, и эта статья тому тоже улика. Есть такой автор – Хоровиц, и есть его многотомная книжка – исскуство электроники – Art Of Electronix Хоровіц Рус Том. На странице 119 приводится именно эта схема – как законченная, избавленная от недостатков и практичная (готова к использованию в реальной схеме). Почему Хоровиц считает именно эту схему достойной – нужно прочитать 5 страниц текста и понять. Я же только напишу, что делает каждая деталь в схеме.

Схема включения транзистора по американцу Хоровиц

Для чего нужна каждая деталь:

  1. R1 & R2 создают рабочее смещение напряжение базы транзистора, чтобы сигнал на выходе шёл по середине всего напряжения. Стабилизация по напряжению.
  2. C1 – чтобы не пропустить постоянный ток в транзистор
  3. RC – чтобы выставить необходимый ток колектора а так же чтобы колекторное напряжение покоя составляло половину напряжения питания
  4. RE – связан с RC, так же играет роль обратной связи (частичная передача выходного сигнала на вход)
  5. R3 – дает температурную стабильность, позволяет изменять коефициент усиления
  6. C2 – дает температурную стабильность, обратную связь по переменному току, значительно увеличивает коэфициент усиления

Константы:

  1. VE = 1V – напряжение на эмитере принимается равным 1 вольту для хорошей температурной стабилизации.
  2. VBE = 0.6V – напряжения перехода база-эмитер приблизительно равно 0,6 вольт.

Что нам дается:

  1. G – gain – усиление. Во сколько раз нужно усилить сигнал. Желательно выбирать поменьше, так будет меньшие искажения сигнала. Выбирать нужно с учетом транзистора.
  2. V – напряжение питания схемы
  3. fMIN – минимальная частота сигнала

Что мы выбираем:

  1. IQ – ток, который течет через коллектор и эмитер
  2. ß – оно же hFE, характеристика транзистора.

Помните, что мы работает в режиме малых сигналов в этой схеме. Очень часто в инструкциях к транзисторам уже указано рекомендуемое IQ и ß. Впринципе IQ = IC – ток коллектора. Картинка это показывает:

Расчет усилителя.

В расчете мы не будем пояснять почему то или иное равняется тому или другому. Для этого в конце будет выложена книга, в которой все описано. Но вы можете задать вопросы в комментариях и я расскажу.

Формулы:

(R1 на самом деле)

(R2 на самом деле)

Вот эти формулы и решают, какие детали будут в схеме. Редактор формул – latex

Практический пример.

Рассчитаем такой усилитель, с такими параметрами.

  • Питание 18 вольт
  • Частоты 100 Гц – 1 Мгц
  • Коефициент усиления 50
  • Транзистор 2N3904

Посмотреть расчет можно по ссылке (картинка в новом окне)

Обновление 16 Июнь 2014 г. – разработан файл Эксель для расчета быстрого и автоматического. Скачать: /files/Eberr_Moll.zip

(в архив сунуть не хотел, но загружчик не видит расширения XLS)

Проверочная схема. Стрелочками указано, какие параметры мы выбирали. и насколько они совпали в действующей схеме.

Осциллограмма. Цветом показано амплитуды сигналов и шкала осциллографа. Из чего можно увидеть, что усиление приблизительно равно 50. Так как выходной сигнал инвертируется, была нажата кнопка (-).

Амплитудно–частотная характеристика (АЧХ):

АЧХ 1Гц – 200Мг (шкала частоты логарифмическая)


АЧХ 1Гц – 200Гц (шкала частоты линейная)

А вот и книга, которую можно скачать и почитать. Странице по книге 106-123, по DJVU-reader (SumatraPDF): 54-62 (их по две на листе) Art Of Electronix Horovic RUS tom 1 .djvu

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Еще нет оценки, будьте первым)
Loading...
стрілка

Понравилась статья? Подпишись на обновления блога, и получай самую свежую информацию на свой e-mail!

Свежая информация в сфере SEO:

7 коментарів для “Расчет усилителя на транзисторе с общим эмитером (по-американски)”

  1. А есть какой-нибудь материал, в котором показано пошагово как получить малосигнальные параметры по графикам и рассчитать параметры каскада: сопротивления, коэффициенты усиления, граничную частоту?

  2. Спасибо, очень понравилось что все расписано, есть формулы и много картинок.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Я spam бот