Лекция 11. Двухкаскадные усилители

В лекции 8 при анализе работы однокаскадных усилителей были вычислены коэффициенты усиления по напряжению К_U, по токуК_Iи по мощностиК_Р, которые для класса усиления А составили 100; 64,3 и 6430. Если требуется обеспечить более высокое усиление, надо применять несколько каскадов. Существуют схемы, в которых решается задача получения максимального усиления либо по напряжениюК_U, либо по токуК_I, либо по мощностиК_Р. Рассмотрим такие схемы на примере двухкаскадных усилителей.

11.1. Двухкаскадный усилитель оэ-оэ

Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по напряжению. Схема усилителя представлена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ

Каждый из каскадов выполнен по схеме термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер.

Для увеличения коэффициента усиления по напряжению первого каскада сопротивление резистора R3 выбирают как можно больше (до десятков кОм), а ток коллектора устанавливают небольшим (менее 1 мА). Во втором каскаде ток коллектора выбирают в соответствии с сопротивлением нагрузки. Оба каскада работают в классе А.

Особенностью работы схемы является то, что каждый каскад ОЭ изменяет фазу усиливаемого сигнала на 180⁰. Результирующий сдвиг фаз схемы равен 0⁰. Если не принять специальных мер, может возникнуть паразитная генерация («свист» или «рокот» в зависимости от ёмкости переходных конденсаторов С1 и С3) из-за положительной обратной связи через внутреннее сопротивление источника питания. Для устранения этого применяется ФНЧ (фильтр низких частот), который выполнен на элементахR

ф, С_ф. Фильтр включён в цепь питания между каскадами.

Коэффициент усиления схемы по напряжению равен произведению коэффициентов усиления каскадов

. (11.1)

Недостатком такой схемы является зависимость коэффициента усиления в области низких частот от величины ёмкости переходных конденсаторов и величины ёмкости конденсаторов в цепях эмиттеров транзисторов, как это было отмечено в лекции 10.

11.2. Двухкаскадный усилитель ок-оэ (схема Дарлингтона)

Двухкаскадный усилитель ОК-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по току. Эту схему называют также составной или супер-транзистор. Схема усилителя представлена на рис. 11.2.

Рис. 11.2. Двухкаскадный усилитель ОК-ОЭ

Транзистор VT1 включён по схеме ОК, следовательно, его коэффициент усиления по току составляет ₁+1. Его нагрузкой служит низкое входное сопротивление транзистора VT2, включённого по схеме ОЭ.

Коэффициент усиления схемы по току равен произведению коэффициентов усиления каскадов

.

(11.2)

Составные транзисторы могут быть сформированы в одном кристалле и выпускаются в одном корпусе (КТ827, КТ829). Их применяют для управления нагрузками, требующими большого тока (до 10 А).

11.3. Двухкаскадный усилитель оэ-об (каскодный усилитель)

Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОБ предназначен для получения наибольшего усиления по мощности. Чтобы пояснить принцип работы такого усилителя, рассмотрим схему на рис. 11.3.

Транзистор VT1, включённый по схеме ОЭ, работает в режиме короткого замыкания на выходе, так как входное сопротивление транзистора VT2, включённого по схеме ОБ, маленькое. Поэтому транзистор VT1 обладает максимальным коэффициентом усиления по току

K_I  ₁.

Рис. 11.3. Схема, поясняющая принцип работы усилителя ОЭ-ОБ

Сопротивление нагрузки в цепи коллектора транзистора VT2 выбирают как можно больше, чтобы схема ОБ обладала большим коэффициентом усиления по напряжению K_U  200.

Практическая схема двухкаскадного усилителя ОЭ-ОБ представлена на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОБ (каскодный усилитель)

Особенность схемы заключается в том, что оба транзистора получают питание от одного источника. База транзистора VT2 для работы с общей базой заземлена по переменному току через конденсатор С_Ф.

Коэффициент усиления схемы по мощности равен произведению коэффициентов усиления каскадов

. (11.3)

Каскодный усилитель применяется для усиления сигналов высокой частоты (от единиц до сотен МГц).

Двухкаскадный транзисторный усилитель

Одним из основных элементов радиотехнических устройств является электронный усилитель. Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения амплитуды электрических сигналов без изменения их частоты и формы. Одним из основных параметров усилителя является коэффициент усиления по напряжению.

Чаще всего усилитель состоит из нескольких элементарных усилителей каскадов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью
• Схема и принцип работы усилителя мощности на транзисторах
• Многокаскадные усилители
• Двухкаскадный усилитель звуковой частоты
• Вы точно человек?
• Двухкаскадный транзисторный усилитель

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: MicroCap. Часть 3. Построение двухкаскадного предварительного усилителя.

Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью

Конструкция транзисторного усилителя НЧ низких частот предполагает наличие нескольких усилительных транзисторных каскадов минимум При этом есть один выходной последний в цепочке и один или несколько предварительных каскадов. Предварительные каскады обеспечивают увеличение напряжения звуковых частот до того уровня, который требуется для нормального функционирования выходного каскада. На нижеприведённом рисунке можно увидеть, как выглядит простейшая схема транзисторного усилителя с двумя каскадами.

Сами транзисторы подписаны на схеме V1 предварительный каскад и V2 выходной каскад. Обязательно наличие разделительного конденсатора — C2.

Нагрузка V1 осуществляется посредством резистора R2, а для V2 аналогичную роль выполняет B1 динамик. Смещение, с помощью которого можно регулировать силу сигнала, продуцируемого усилителем, регулируется резисторами R1 и R3. Питание этих двух элементов происходит от базового источника Uи. Такая схема обеспечивает следующий процесс работы: на входной канал разделительного конденсатора C1 пропускающего переменный, требующий усиления, сигнал и задерживающего постоянный сигнал коллекторной цепи происходит подача электрического сигнала.

Транзистор V1 усиливает сигнал и передаёт на нагрузочный резистор R2, далее — на выходной каскад через C2 разделительный конденсатор. Транзистор V2 вновь усиливает сигнал и подаёт его на динамик B1, где сигнал приобретает форму звука. Конденсатор в этой схеме должен оказывать ёмкостное сопротивление по силе в 4 раза меньшее, чем входное сопротивление транзистора. Это возможно только при использовании конденсаторов с большой ёмкостью.

Однако, в отдельных случаях это правило не соблюдается и в каскадах обоих типов применяются транзисторы с одинаково низкой мощностью.

Такая разновидность конструирования каскадов носит название двухтактного усилителя мощности. При рассмотрении схемы двухтактного усилителя можно отметить, что в нём фигурирует пара трансформаторов Т1, Т2 и пара транзисторов V1, V2. Т1 занимает межкаскадное положение, связывая предварительный каскад с входом устройства, а второй трансформатор является выходным. При этом использована схема включения транзисторов с общим эмиттером. Рабочий момент трансформаторного двухтактного усилителя обусловлен тем, что сигнал поступает с предварительного каскада к базам транзисторов так, что они значение напряжения у них всегда противофазное.

Функционируют транзисторы не вместе, а по очереди, посылая полуволны напряжений с противоположным значением. На трансформаторной обмотке происходит объединение этих токов для получения мощных электрических колебаний и более качественного звука.

Для сборки бестрансформаторного усилителя не нужны трансформаторы, но зато необходимы транзисторы с различной структурой: p-n-p и n-p-n. По ходу постоянного тока транзисторы имеют последовательное подключение.

Вместе с тем, коллектор транзистора V1 формирует напряжение с отрицательным значением, а коллектор транзистора V2 — с положительным. Динамик B1 в этой схеме соединяется с эмиттерными цепями транзисторов через конденсаторы.

Как результат для обоих транзисторов нагрузкой является динамик. Поочерёдность работы транзисторов в этой схеме в сравнении с трансформаторным вариантом обусловлена как раз неодинаковостью их структуры, что отметает необходимость подачи противофазных токов. Усилители с биполярными транзисторами формируют с использованием трёх схем подключения:. ОЭ — наиболее распространённый вариант подключения.

Характеристики транзисторов сильно изменяются при нахождении в различных температурных условиях. Это же касается и простых усилителей c ОЭ.

Поэтому обычно работа схемы корректируется при помощи эмиттерной и коллекторной стабилизации. Однако коллекторная стабилизация чревата снижением коэффициента усиления сигнала, а значит и КПД устройства. Спасти от этого может разделительный конденсатор, ликвидирующий отрицательную обратную связь по переменному току. Но всё же гораздо чаще применяется эмиттерная стабилизация. Гречишкин предложил чертёж печатной платы усилителя на биполярных транзисторах. Если увеличить мощность до 8 Ом, то мощность снится до 40 Ватт.

При замкнутом фоне напряжение по фону и шуму не превышает 1мВ. Предупреждение о возможной опасности при использовании электроприборов. Помните, что некоторые действия при отсутствии специального образования могут быть связаны с риском.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала.

Схема и принцип работы усилителя мощности на транзисторах

Непойму, как получается, что при 0,8 вольтах сигнал усиливается до 5 вольт? Как высчитать. То есть на самом деле транзистор усиливает ток но ток базы Iб связан с напряжением Uбэ см. В нашем случае на входе 0. Если необходимо высчитать напряжение на выходе при достаточно малом напряжении на входе то проще собрать эту схему реально или в какой нибудь программе например в microcap подать на вход это напряжение и посмотреть что на выходе но если всё таки необходимо рассчитать то можно заменить транзисторы их эквивалентными схемами замещения а источник G1 резистором с его внутренним сопротивлением но это достаточно сложная задача решить её эмпирически опытным путём гораздо проще хотя можно по приведенным выше формулам, законам Кирхгофа и закону ома приблизительно рассчитать но это не даст точного значения только приближённое.

Конструкция транзисторного усилителя НЧ (низких частот) предполагает наличие Рис Схема двухкаскадного транзисторного усилителя.

Многокаскадные усилители

В статье приводится схема двухкаскадного усилителя звуковой частоты, который построен на биполярных транзисторах. Он сконструирован для работы совместно с наушниками, а также может быть применен в несложных устройствах в роли предварительного усилителя. Двухкаскадная схема образовалась путем последовательного подключения 2-х усилителей. Схема первого каскада создает базовое усиление сигнала по напряжению, а схема второго каскада создает усиление по мощности. Малое выходное сопротивление 2-го каскада двухкаскадного усилителя, именуемый эмиттерным повторителем, разрешает подсоединить не только головные телефоны с большим сопротивлением, но и иные преобразователи акустического сигнала, к примеру, наушники. Не заработало что за плюсы выделение красным? Получать уведомления по электронной почте об ответе на свой комментарий. Отправить сообщение об ошибке. Похожие записи: Универсальный усилитель для электретного микрофона Антенный усилитель для телевизора.

Двухкаскадный усилитель звуковой частоты

В миниатюрных транзисторных радиопередающих устройствах нередко возникает необходимость получения большого значения коэффициента усиления низкочастотного сигнала, для чего требуется использовать два и более каскадов усиления. В этом случае применение многокаскадных микрофонных усилителей с емкостной связью, каждый из каскадов которых выполнен на основе рассмотренных схем, не всегда приводит к удовлетворительным результатам. Поэтому в миниатюрных радиопередающих устройствах широкое распространение получили схемотехнические решения микрофонных усилителей с непосредственной связью между каскадами. Такие усилители содержат меньше деталей, имеют меньшую энергоемкость, легко настраиваются и менее критичны к изменениям величины напряжения питания. Помимо этого усилители с непосредственной связью между каскадами имеют более равномерную полосу пропускания, а нелинейные искажения в них могут быть сведены к минимуму.

Транзистор VT1 усилителя включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT2 по схеме с общим коллектором.

Вы точно человек?

Автор: Паламарчук. Бюллетень Дата опубликования описания 12 У 1. Предложенный двухкаскадный транзисторный видеоусилитель отличается от известныхтем, что его линия задержки, включенная вэмиттерную цепь первого каскада усилителя,подсоединена к сопротивлению, включенномув эмиттерную цепь второго каскада. Это позволяет повысить надежность и уменьшитьгабариты видеоусилителя. Принципиальная схема усилителя представлена на чертеже,Видеоусилитель состоит из двух каскадовусиления на транзисторах 1 и 2 с общей коллекторной нагрузкой 3.

Двухкаскадный транзисторный усилитель

Любой усилитель содержит источник питания как правило, источник постоянного напряжения , управляемый нелинейный элемент, обладающий семейством вольтамперных характеристик транзистор, электронная лампа, операционный усилитель и нагрузочный элемент резистор, трансформатор и др. Усиление электрических сигналов осуществляется за счёт энергии источника питания, а собственно усилитель играет роль управляющего элемента, который регулирует энергию, поступающую от источника питания к нагрузке. При этом сам усилитель также потребляет от источника небольшое количество энергии. Для увеличения коэффициента усиления и улучшения характеристик усилителя используют многокаскадные усилители с трансформаторной, гальванической, или активно-ёмкостной связью между каскадами. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:. Для изменения коэффициента усиления, улучшения других характеристик в частности, уменьшения зависимости от температуры характеристик транзисторного усилителя или придания усилителю каких либо особых свойств используют обратные связи.

all-audio.pro4 — транзисторная схема генератора Колпитца (3). all-audio.pro4 3sta_all-audio.pro4 — двухкаскадный транзисторный усилитель (2, 3).

При последовательном соединении отдельных каскадов изменяются параметры каждого из них и всего усилителя в целом. При осуществлении многокаскадных усилителей иногда между двумя каскадами, собранными по схеме с общим эмиттером, включают каскад с общим коллектором, который имеет высокое входное и низкое выходное сопротивления. Такое мероприятие дает возможность увеличить сопротивление нагрузки для первого каскада и уменьшить сопротивление источника сигнала для второго каскада, собранных по схеме с общим эмиттером.

Они по существу являются повторением уже разобранной схемы транзисторного усилителя на рис. Только на них указаны данные деталей и введены три дополнительных элемента: R С3 и В1. Резистор R1— нагрузка источника колебаний звуковой частоты детекторного приемника или звукоснимателя ; С3 — конденсатор, блокирующий головку громкоговорителя по высшим звуковым частотам; В1 — выключатель питания. В первом варианте усилителя рис. В связи с этим полярность включения питающих их батарей разная: на коллекторы транзисторов первого варианта усилителя подается отрицательное, а на коллекторы транзисторов второго варианта — положительное напряжение. В остальном усилители совершенно одинаковые.

Усилитель НЧ — неотъемлемая часть любого современного радиоприемника, телевизора, магнитофона и многих других радиотехнических устройств. Без усилителей НЧ невозможны были бы громкий прием программ радиовещательных станций, звуковое сопровождение телевизионных передач, запись и воспроизведение звука.

В лекции 8 при анализе работы однокаскадных усилителей были вычислены коэффициенты усиления по напряжению К U , по току К I и по мощности К Р , которые для класса усиления А составили ; 64,3 и Если требуется обеспечить более высокое усиление, надо применять несколько каскадов. Существуют схемы, в которых решается задача получения максимального усиления либо по напряжению К U , либо по току К I , либо по мощности К Р. Рассмотрим такие схемы на примере двухкаскадных усилителей. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ предназначен для получения наибольшего усиления по напряжению. Схема усилителя представлена на рис. Каждый из каскадов выполнен по схеме термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер.

Принципиальная схема этого варианта усилителя, рассчитанного на работу в низкочастотном тракте радиовещательного приемника, показана на рисунке. Его чувствительность зависит от используемых транзисторов и составляет 20…25 мВ, выходная мощность — … мВт, что обеспечивает достаточно громкое звучание маломощной динамически головки прямого излучения. Напряжение смещения па его базу подается с коллектора через резистор R2, термостабилизирующий режим работы транзистора. Происходит это следующим образом.

Двухкаскадный транзисторный усилитель

Это не так уж сложно. Из всех схем, которые вы пробовали, первая наиболее перспективна. Более поздние итерации либо каким-то образом уменьшают выходной ток (или, другими словами, увеличивают выходное сопротивление), либо не достигают достаточного увеличения выходного тока.

Ваша цель состоит в том, чтобы получить 1 А из сигнала, способного генерировать/принимать только 20 мА. Это усиление 50. Большинство современных биполярных сигнальных транзисторов, вероятно, имеют такое усиление, но есть несколько проблем. Вот некоторые мысли для размышления:

1. Тот факт, что транзистор имеет достаточное усиление по току, не означает, что он всегда способен обеспечить «50-кратный базовый ток» в тракте коллектор/эмиттер. Вам понадобится транзистор со значительно большим коэффициентом усиления, чем 50.

2. Транзистор сам рассеивает много энергии. По сути, вам нужен транзистор, способный рассеивать такое же количество энергии, как и нагрузка.

3. Вы не хотите нагружать XR2206 до предела. В идеале вы хотите потреблять менее 20 мА.

Когда вы решите использовать операционные усилители, вы найдете те, которые могут выдавать 1 А, но они дороги и, вероятно, избыточны для такого простого приложения. Основное использование операционного усилителя для лучшего управления выходным сигналом. Например, операционный усилитель может помочь вам скорректировать среднее значение или амплитуду. Даже в этом случае вы, вероятно, не будете полагаться на операционный усилитель для фактического управления двигателем по той же причине, по которой вы не можете управлять двигателем с помощью XR2206; выходное сопротивление слишком велико. Позже я покажу вам, как использовать операционный усилитель.

Возвращаясь к управлению двигателем, я предлагаю вам использовать пару Дарлингтона, либо объединив сигнальный PNP-транзистор (например, 2N3906) с силовым транзистором (например, TIP32), либо используя готовый блок, такой как как TIP127. Его можно использовать в конфигурации, которую вы описали первой, в конфигурации с общим коллектором, также известной как «эмиттерный повторитель»:

^{смоделируйте эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab}

Это обеспечит усиление по току более 1000, освобождая ваш генератор от большой работы и будучи эмиттерным повторителем, потенциал эмиттера (подключенного к двигателю) будет варьироваться в зависимости от входа, имея единичное усиление. Есть недостаток; потенциал эмиттера будет на 1,4 В выше, чем у базы, а это означает, что если вы запитаете эту схему сигналом +6,0 В ± 4,0 В, то, что фактически появится на эмиттере, будет +7,4 В ± 4,0 В.

Обратите внимание, что вы должны включить D1, чтобы защитить транзистор от любых всплесков ЭДС, возникающих, когда двигатель обесточен и вращается медленнее. R1, вероятно, не нужен, учитывая большую нагрузку, но я рекомендовал включить его, чтобы помочь Q1 быстрее отключиться и не допустить утечки тока через Q1 от включения Q2.

Существует несколько способов решения проблемы смещения вывода. Во-первых, использовать пару Шиклаи (вместо Дарлингтона), что уменьшит смещение всего до +0,7 В. Вторым было бы явное смещение сигнала самостоятельно, на -0,7 В, с помощью кремниевого диода и резистора. Здесь я объединяю эти две идеи в одну схему, которую и рекомендую вам использовать:

^{смоделируйте эту схему}

Напряжение на коллекторе Q2 является точной копией входного сигнала, смещенного на 0,7 В вниз с помощью D2, а затем снова вверх на аналогичную величину с помощью пары циклов.

Это все еще не идеально. Эта схема никогда не будет размещена в одной комнате с аудиосистемой, потому что на выходе получается улучшенная копия, а не хорошая копия. Чтобы еще больше улучшить, мы можем использовать операционный усилитель, чтобы почти полностью устранить любые искажения и любые смещения, без необходимости D2:

^{смоделируйте эту схему}

Мы поместили драйвер пары циклов внутрь цепи обратной связи повторителя напряжения, и, следовательно, выходное напряжение (эмиттер Q2) точно такое же, как и входное. Есть несколько дополнительных пассивных компонентов, которые обеспечивают хорошее поведение схемы и защищают операционный усилитель. R1 и C1 — это фильтр нижних частот, помогающий предотвратить высокочастотные колебания, которые могут возникать при особенно неприятных нагрузках, таких как двигатели, и удерживать любые шумы и скачки напряжения, которые может производить двигатель, на входе операционного усилителя. Резистор R2 просто следит за тем, чтобы операционный усилитель не подвергался чрезмерным нагрузкам, когда база пары циклов требует слишком большого тока, что может произойти, если нагрузка плохо себя ведет.

Я не тестировал эту схему, поэтому не могу ручаться за ее работу, но принципы верны. Я не вижу причин, по которым он не будет работать хорошо, и другие здесь могут указать на возможные недостатки или улучшения.

Ранее я кратко упомянул, что транзистор основного прохода нагревается. Причина в том, что он всегда пропускает ток, скажем, 500 мА, и на нем всегда в среднем 6 В. Это заставляет его рассеивать \$P=500 мА \times 6V = 3W\$ мощности. Это то, с чем вам придется смириться для таких линейных систем. Вам почти наверняка понадобится мощный радиатор на этом транзисторе, и может даже потребоваться вентилятор для его охлаждения.

Транзисторы — Анализ схемы двухкаскадного усилителя Q

Задавать вопрос

спросил 5 лет, 2 месяца назад

Изменено 5 лет, 2 месяца назад

Просмотрено 828 раз

\$\начало группы\$

Я пытаюсь проанализировать приведенную ниже схему. Это задача из учебника («Электронные принципы Мальвино»), и ответ дан сзади (8966), но я не могу найти этот ответ или приближение.

Цель состоит в том, чтобы выяснить, каково общее усиление по напряжению в приведенной ниже схеме: 47к/1к + 1 = 48).

С транзистором у меня туго. В частности, меня смущает резистор 1k. Я думаю, что это последовательно со смещенной цепью делителя напряжения, поэтому я подхожу к анализу следующим образом:

\$I_E = (15(10/33)-0,7)(1/5600) = 36,4 мВ\$ (при условии, что резисторы 1k, 22k, 10k образуют делитель напряжения)

\$r’_e = 25 мВ/ I_E = 36,4 Ом \$

\$r_c = 6800\$ при очень высоком входном сопротивлении 741c

\$A = r_c / r’_e = 186,8 \$

Общее усиление = 186,8 * 48 = 8967 что приближает меня к ответу учебника.

Хотя я не уверен, что мой анализ верен. Я попытался смоделировать схему в LTSpice, но получил большее падение напряжения на резисторе 1 кОм, чем предполагал мой анализ, поэтому я просто хотел посмотреть, подойдет ли кто-нибудь по-другому.

Спасибо

• операционный усилитель
• транзисторы
• схемотехника

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это , а не делитель напряжения. Для сигналов переменного тока мы предполагаем, что конденсаторы закорочены, оба конденсатора по 10 мкФ достаточно велики для этого, поэтому предположим, что они закорочены.

Таким образом, входной сигнал переменного тока напрямую на базе, имеют ли значение 2 базовых резистора? нет

То же для эмиттерного резистора 5,6к, он закорочен на 10 мкФ. Так что для переменного тока это схема с общим эмиттером. Только резистор коллектора 6,8 кОм имеет значение для усиления.

Остальные три резистора предназначены только для установки точки смещения постоянного тока.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Динамическое сопротивление излучателя (dV/dI) равно 1/крутизне, по крайней мере, на более низких частотах.