Задания контрольной работы по теме «Усилительные каскады переменного и постоянного тока»

1. Описание усилительных каскадов

Электрическая схема дана на рис. 3.1. Она содержит два усилительных каскада, в первом из которых транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ), во втором VT2 − по схеме с общим коллектором (ОК). В каскадах использован транзистор типа КТ312А, параметры и характеристики которого приведены на рис. 3.2.

Все схемы усилительных каскадов питаются от одного общего источника питания с Е_к, регулируемым от 0 до 15 В. Входной сигнал подается на усилители с частотой 1000 Гц от звукового генератора. Резисторы R_г учитывают в схемах внутреннее сопротивление источника сигнала. На входе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы . Кроме выполнения обычной функции разделения генератора и каскада по постоянному току, они служат для определения входного сопротивления каскада.

Назначение остальных элементов в схеме с общим эмиттером (рис. 3.1а): R_к1 − коллекторная нагрузка каскада, R_н1 − нагрузка каскада, R1, R2 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, R_э1 − резистор для стабилизации рабочей точки покоя.

Резистор R_э1 вносит в схему отрицательную обратную связь по постоянному току. Действие обратной связи (стабилизации рабочей точки покоя) происходит за счет включения напряжения обратной связи во входную цепь усилителя. Если R_э1I_э возрастает, то напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 уменьшается, т.к. U_R1=R2I_дconst, где I_д − ток делителя. Конденсатор С_э1 шунтирует резистор R_э1 по переменному сигналу.

Назначение элементов в схеме с общим коллектором (рис.3.1б): R3, R4 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, R_э2 −эмиттерная нагрузка каскада, R_н2 − нагрузка каскада.

В схеме действует 100% отрицательная обратная связь по напряжению, т.к. нагрузка включена во входную цепь усилителя и поэтому коэффициент усиления напряжения меньше 1. Из-за последовательной отрицательной обратной связи по напряжению входное сопротивление каскада велико, а выходное – мало, поэтому усилитель слабо влияет на источник входного сигнала и может работать на низкоомную нагрузку. Во всех усилительных каскадах выходное напряжение снимается с резисторов R_Н1, R_Н2. На выходе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы . Кроме выполнения обычной функции разделения нагрузки и каскада по постоянному току, они служат для определения выходного сопротивления каскада.

Аналитический расчет входного и выходного сопротивлений усилительных каскадов, коэффициентов усиления по напряжению, току и мощности производится по эквивалентным схемам для переменных составляющих тока и напряжения, приведенным на рис. 3.3 для средних частот.

О бозначения на эквивалентных схемах: r_э − дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, связывающее приращение тока эмиттера с приращением напряжения на эмиттерном переходе; r_б − активное сопротивление базового слоя; I_б − источник тока, отображающий передачу тока от базы к коллектору;  − коэффициент передачи тока от базы к коллектору; − дифференциальное сопротивление коллекторного перехода, учитывающее зависимость коллектора от напряжения.

Параметры элементов усилительных каскадов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

R	R1	R2	R к1	Rэ1	Rг1	Rг2	R3	R4	Rэ2
кОм	22	20	1,3	1	1,1	1,1	18	200	2
С	Ср1	С1р1	Ср2	С1р2	Сэ1	Ср3	С1р3	Ср4	С1р4
мкФ	30	0,05	30	0,05	200	30	0,01	30	0,05

Каждый студент выполняет работу в соответствии с вариантом, заданным в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ек, В Rн1, кОм Rн2, кОм Сн1, Сн2, мкФ	15 1 0,2 0,01	15 1,5 0,3 0,01	15 2,0 0,5 0,01	15 2,4 0,68 0,01	15 3,0 1,0 0,01	15 1 1,0 0,01	12 1,5 0,68 0,01	12 2,0 0,3 0,01	12 2,4 0,5 0,01	12 3,0 0,2 0,01