2.2 Практические схемы на оу
Инвертирующий усилитель на ОУ показан на рис.2.3.
Рисунок 2.3 – Схема инвертирующего усилителя.
Коэффициент
усиления усилителя определяется
соотношением: 
.
Неинвертирующий усилитель на ОУ показан на рис. 2.4.
Рисунок 2.4 – Схема неинвертирующего усилителя.
Коэффициент
усиления усилителя вычисляется по
формуле: 
.
Повторитель напряжения. Если в предыдущей схеме положить R2=0, то получим Ku=1. Схема повторителя на ОУ приведена на рис.2.5.
Рисунок 2.5 – Схема повторителя на ОУ.
Усилитель с единичным коэффициентом усиления называют иногда буфером, так как он обладает изолирующими свойствами (большим входным импедансом и малым выходным).
Многовходовый сумматор-вычитатель на ОУ показан на рис. 2.6. Он обеспечивает выходной сигнал, пропорциональный линейной комбинации нескольких входных сигналов.
Рисунок 2.6 – Схема многовходового сумматора - вычитателя на ОУ
Выходное
напряжение вычисляется по формуле: 
.
Интегратор
на ОУ показан на рис. 2.7. Выходное
напряжение пропорционально интегралу
от входного: 
.
Рисунок 2.7 – Схема интегратора на ОУ
Логарифмический усилитель на ОУ (рис. 2.8) обеспечивает выходное напряжение, пропорциональное натуральному логарифму от входного напряжения.
Рисунок 2.8 – Схема логарифмического усилителя на ОУ
В этом случае:
.
Здесь UT – тепловой потенциал в формуле для тока через p-n переход диода, IO – обратный ток насыщения в p-n переходе.
Лабораторная работа № 3
Исследование усилителей с непосредственными связями между каскадами
3.1 Общие положения
Многокаскадные усилители с непосредственными (гальваническими) связями между каскадами используются в качестве усилителей постоянного тока, а также как усилители малой мощности, или как предварительные усилители напряжения для раскачки оконечных мощных каскадов. Такие усилители более сложны при расчете, поскольку необходимо согласовывать режимы работы по постоянному току всех каскадов одновременно. В то же время, отсутствие разделительных конденсаторов между каскадами расширяет полосу рабочих частот усилителя.
В приведенных на рис. 3.1 – 3.10 схемах двухкаскадных усилителей малой мощности класса А реализованы различные варианты соединения каскадов с общин эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) с разными типами отрицательной обратной связи (ООС).
Рисунок 3.1
Рисунок 3.2
Рисунок 3.3
Рисунок 3.4
Рисунок 3.5
Рисунок 3.6
Рисунок 3.7
Рисунок 3.8
Рисунок 3.9
Рисунок 3.10
3.2 Примеры расчетов
Рассмотрим примеры выбора режимов
работы транзисторов по постоянному
току и расчета номиналов резисторов
схем усилителей. Пусть задан транзистор
типа КТ339А, напряжение питания
В.
По справочнику для транзистора КТ339А определяем среднее значение коэффициента передачи тока транзистора в схеме с ОЭ:
.
Задаемся величинами коллекторных токов первого и второго каскадов:
мА,
мА.
Вычисляем токи базы транзисторов:
мА,
мА.
Находим токи эмиттера транзисторов:
мА.
мА.
По входным характеристикам транзистора,
приведенным в справочнике, по кривой
находим соответствующие значения
напряжений между базой и эмиттером:
В,
В.
Порядок выбора
напряжения
зависит от вида схемы каскада.
Пример 1: Расчет по постоянному току схемы усилителя на рис. 3.1. Схема этого усилителя с указанием положительного направления токов приведена на рис. 3.11.
Известно:
В,
мА,
мА,
мА,
В,
мА,
мА,
мА,
В.
Рисунок 3.11
Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора второго каскада примем равным половине напряжения питания:
В.
Найдем напряжение между коллектором и базой:
В.
Напряжение
на резисторах
,
В.
Распределим
это напряжение, приняв
В,
В.
Найдем величину
:
700
Ом.
Округляем до
стандартного значения:
Ом.
Аналогично находим
197
Ом.
Округляем до
стандартного значения:
Ом.
Переходим к расчету первого каскада. Потенциал точки К1 относительно общего провода
=1.746
В.
Падение
напряжения на резисторе
:
В.
Ток, протекающий через ,
мА.
Величина резистора :
Ом.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Находим
величину резистора
:
=72.87
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Пример 2: Расчет по постоянному току схемы усилителя на рис. 3.3. Схема этого усилителя с указанием положительного направления токов приведена на рис. 3.12.
Известно: В, мА, мА, мА, В, мА, мА, мА, В.
Рисунок 3.12
Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора второго каскада примем равным половине напряжения питания:
В.
Найдем напряжение между коллектором и базой:
В.
Резистор
включен в цепь обратной связи. Ток
,
протекающий через этот резистор, является
частью тока базы
первого транзистора. Другую часть этого
тока составляет ток
,
протекающий через резистор
.
Таким образом,
.
Примем
А=0.008
мА.
Ток через резистор равен
А=5.072
мА.
Напряжение на резисторе
В.
Величина резистора
Ом.
Округляем
до стандартного значения:
Ом.
Вычисляем величину резистора :
=490
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Находим
напряжение
:
В.
Вычисляем
величину резистора
:
=581
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Вычисляем
величину резистора
:
=3.465
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Пример 3: Расчет по постоянному току схемы усилителя на рис. 3.6. Схема этого усилителя с указанием положительного направления токов приведена на рис. 3.13.
Известно: В, мА, мА, мА, В, мА, мА, мА, В.
Рисунок 3.13
Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора второго каскада примем равным половине напряжения питания:
В.
Найдем напряжение между коллектором и базой:
В.
Резистор
включен в цепь обратной связи. Ток
,
протекающий через этот резистор, состоит
из тока базы
первого транзистора и тока
,
протекающего через резистор
.
Резисторы
,
образуют делитель напряжения для подачи
напряжения смещения на базу первого
транзистора. Ток делителя
выбирается из условия
.
С повышением тока делителя улучшается
стабильность работы каскада. Выбираем
мА.
Тогда ток, протекающий через :
мА.
Определяем величину резистора :
=18.13
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Вычисляем величину резистора :
=81.67
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
кОм.
Находим
величины тока
и резистора
:
мА,
Ом.
Округляем
до стандартного значения:
Ом.
Напряжение между коллектором и эмиттером первого транзистора
=4.399
В.
Находим величину резистора :
=4.26
кОм.
Округляем
до стандартного значения:
Ом.
Расчет схем для других вариантов проводится аналогично.