Завдання
Необхідно спроектувати підсилювач постійного струму з наступними характеристиками:
Коефіцієнт посилення по напрузі:
Похибка коефіцієнта підсилення:
Смуга робочих частот:
Дрейф нуля, наведений до входу: 1.5 мВ;
Амплітудне вихідна напруга: 5В;
Вхідний опір: 100 Ком;
Опір навантаження: 5 Ом.
1. Вибір схеми
Основні труднощі, що виникають при проектуванні підсилювачів постійного струму (УПТ), пов'язані з дрейфом нуля - зміни вихідного напруги при сталості його на вході. Для цього потрібно використовувати особливі схеми. Їх аналіз визначив загальний напрямок у проектуванні такого роду пристроїв, пов'язане з широким використанням в них диференціальних підсилювачів, симетрична схема яких за своєю пристосована для компенсації дрейфу, а так само таких специфічних схем для цього класу підсилювачів, як генератори стабільного струму.
При проектуванні схеми основною ідеєю було скорочення кількість каскадів. Диференціальний каскад є підсилювальним каскадом. Високого коефіцієнта підсилення можна домогтися використанням активного навантаження на диференціальному каскаді. Для узгодження з низькоомний навантаженням використовується двотактний емітерний повторювач. Для узгодження диференціального і вихідного каскадів використовується істоковий повторювач. Щоб отримати високий вхідний опір перед диференціальним каскадом так само ставимо істоковий повторювач.
2. Двотактний емітерний повторювач
, тоді Цей же струм є максимально протікає через транзистори повторювача. Струм спокою задамо рівним 50 мА. Забезпечуємо даний струм спокою необхідним падінням напруги на діодах. Вони ж компенсують температурний дрейф. Вихідний опір обумовленому диференціальним опором емітера.
У статичному режимі:, тоді
У позитивній і негативній напівхвиль:
, і
Для даного двотактного повторювача підійде комплементарная пара транзисторних зборок з діодом NJ4281D (NPN) і NJL4302D (PNP). У робочих токах і напруги.
Значення впливає на базовий струм, який впливає на вихідний опір попереднього каскаду, і вхідний опір даного повторювача.
- у разі.
- у разі.
Вхідний опір каскаду вважаємо тільки мінімально можливе:
При струмі спокою 50 мА напруга на база-емітерний перехід становить 55 мВ. Струм через діоди буде здаватися джерелом струму і його величина буде менше. Нестачу падіння напруги виправляємо підлаштування резистором.
Потенціали на вході: - статичний режим;
позитивна полуволна;
негативна полуволна.
3. Емітерний повторювач
Струм спокою через транзистор буде змінюватися на величину базового струму наступного каскаду, який може досягати 12 мА. Так що виберемо струм спокою з запасом - 15 мА. Вихідні опору будуть рівні:
Відповідно коефіцієнти підсилення:
На база-емітерний перехід даного транзистора стоятиме резистор, який задає струм истокового повторювача, отже, вхідний опір буде обмежено резистором. Виберемо транзистор з високим - 15C01M (NPN).. Базовий струм складає мікроампери, так що його можна не враховувати при розрахунку истокового повторювача.
Вхідний опір в такому випадку:;
Щоб забезпечити робочий стан диференціального каскаду, треба підняти потенціал на вході повторювача. Беремо стабілітрон 1N5352B номіналом.
Потенціали на вході: статичний режим;
позитивна полуволна;
негативна полуволна.
4. Істоковий повторювач
Для узгодження з диференціальним каскадом з активним навантаженням потрібна величезна вхідний опір наступного каскаду. Для цього використовуємо польовий транзистор 2SK3796D (N - канальний).
Струм спокою задамо в термостабільної точці,, рівний 0.6 мА. Задається він резистором. Візьмемо з типового ряду резисторів E24 номінал в 1.1 кОм з похибкою 5%. Струм через транзистор можна вважати постійним, так як зміни вкрай нез...
