2.10 Каскад унч с динамической нагрузкой

Полевые транзисторы позволяют легко реализовать схемы усилителей низкой частоты с динамической нагрузкой. По сравнению с реостатным каскадом усиления, у которого сопротивление нагрузки постоянно,

усилитель с динамической нагрузкой имеет больший коэффициент усиления по напряжению. Принципиальная схема усилителя с динамической нагрузкой приведена на рисунке 2.7, а. В качестве динамического сопротивления стоковой нагрузки полевого транзистора Т1 используется активный элемент - полевой транзистор Т2, внутреннее сопротивление которого зависит от амплитуды сигнала на стоке транзистора Т1. Транзистор Т1 включён по схеме с общим истоком, а Т2 - по схеме с общим стоком. По постоянному току оба транзистора включены последовательно.

Рисунок 2.7 Принципиальные схемы усилителей с динамической нагрузкой.

а - на двух ПТ; б - на ПТ и биполярном транзисторе; в - с минимальным количеством деталей.

Входной сигнал U_вх подается на затвор полевого транзистора Т1, а снимается с истока транзистора Т2.

Каскад усиления (рисунок 2.7, а) может служить в качестве типового при построении многокаскадных усилителей. При использовании полевых транзисторов типа КП103Ж каскад имеет следующие параметры:

Коэффициент усиления по напряжению	130
Частотная характеристика (по уровню 0,7), Гц	10-10000
Максимальный выходной сигнал (при напряжении питания 9 В), В	1,4

Следует отметить, что при использовании полевых транзисторов с малым напряжением отсечки можно получить больший коэффициент усиления по напряжению, чем при использовании полевых транзисторов с большим напряжением отсечки. Это объясняется тем, что у ПТ с малым напряжением отсечки внутреннее (динамическое) сопротивление больше, чем у ПТ с большим напряжением отсечки.

В качестве динамического сопротивления можно использовать и обычный биполярный транзистор. При этом коэффициент усиления по напряжению получается даже несколько выше, чем при использовании в динамической нагрузке полевого транзистора (за счёт большего R_i). Но в этом случае увеличивается количество деталей, необходимых для построения каскада усиления с динамической нагрузкой. Принципиальная схема такого каскада изображена на рисунке 2.7, б, причем параметры его близки к параметрам предыдущего усилителя, изображенного на рисунок 2.7, а.

Усилители с динамической нагрузкой следует использовать для получения большого коэффициента усиления в малошумящих УНЧ с низким напряжением питания.

На рисунке 2.7, в изображен усилительный каскад с динамической нагрузкой, в котором число деталей сведено к минимуму, причем эта схема обеспечивает коэффициент усиления до 40 дБ при малом уровне шума. Усиление по напряжению для этой схемы можно выразить формулой

    (2.38)

где S_макс1 - крутизна транзистора Т1; R_i1, R_i2 - динамические сопротивления транзисторов Т1 и Т2 соответственно.

3 Мощный усилитель низкой частоты с малошумящим предусилителем

3.1 Выходные каскады усилителя

Рисунок 3.1 Принципиальная электрическая схема

Данный усилитель (см. рис. 3.1) низкой частоты состоит из трёх каскадов: входного, предоконечного и оконечного. Входной каскад, построен на транзисторах VT1 и VT2 ,образующих дифференциальный усилитель.

Конденсатор C1 обеспечивает связь источника входного сигнала по переменному току (исключая проникновение постоянного тока) с входным каскадом усилителя. Резисторы R1 и R2 образуют базовый делитель напряжения, обеспечивающий постоянное напряжение на эмиттерном переходе в рабочей точке. Резистор R3 предназначен для обеспечения режима по постоянному току в коллекторной цепи транзистора. Резистор R4 служит для эмиттерной стабилизации рабочей точки транзисторов VT1 и VT2 дифференциального усилителя в диапазоне температур. 2. Предоконечный каскад построен на транзисторах VT5 и VT6, режим работы которых задан падением напряжения, создаваемым коллекторными токами транзисторов VT3 и VT4, на включённых в прямом направлении диодах VD3 и VD4. Резистор R7, диоды VD1 и VD2 служат для температурной стабилизации, а резистор R8 – для эмиттерной стабилизации транзистора VT4. Резисторы R9 и R10 – нагрузочные сопротивления транзисторов VT5 и VT6 предоконечного каскада. Транзистор VT3 работает как усилитель для раскачки последующих каскадов. 3. Оконечный каскад построен на транзисторах VT7 и VT8 – выходных транзисторах усиления мощности по току. Резисторы R11 и R12 служат для защиты мощных выходных транзисторов от коротких замыканий на выходе, с целью предупреждения превышения коллекторными токами допустимых значений. Резисторы R5 и R6,а так же конденсатор C2 образуют делитель напряжения цепи обратной связи, предназначенной для существенного уменьшения переходных искажений при малых сигналах. Здесь С2 и R5 – тонкомпенсирующая цепочка, предназначенная для увеличения низкочастотной составляющей в слабом выходном сигнале на выходе делителя R6, C2 и R5, т.е. чем меньше резистор R5, тем сильнее «заваливаются» верхние частоты, тем ниже тембр звука. Конденсатор C3 предназначен для связи выходных транзисторов по переменному току с нагрузкой, одновременно выполняет роль источника питания в течение одного из полупериодов, поскольку двухтактный выходной каскад, впрочем как и вся схема, питается «однополярным питанием».

Перечень электрорадиоэлементов:

- конденсаторы К50-16-(16В) – общего назначения, алюминиевые оксидно-электролитические, с однонаправленными проволочными выводами;

- резисторы МЛТ-0,125 и МЛТ-1 – постоянные непроволочные, общего назначения, металлодиэлектрические; - диоды КД 522А – кремниевые импульсные, с временем восстановления обратного сопротивления от 150-500н.сек.; - транзисторы – кремниевые, эпитаксиально-планарные; КТ3102А, КТ342Б – n-p-n универсальные; КТ361Д, КТ814А, КТ816А – p-n-p усилительные; КТ608А – n-p-n переключательные; КТ815А, КТ817А – n-p-n усилительные.

Таблица 3.1 Перечень элементов электрической схемы усилителя.

Поз. обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
	Конденсаторы
С1	К50-16-10мкФ-16В	1
С2	К50-16-50мкФ-16В	1
С3	К50-16-2000мкФ-16В	1
	Резисторы
R1	МЛТ-0,125-47 кОм±5%	1
R2	МЛТ-0,125-51 кОм±5%	1
R3	МЛТ-0,125-8,2 кОм±5%	1
R4	МЛТ-0,125-2,2 кОм±5%	1
R5	МЛТ-0,125-1 кОм±5%	1
R6	МЛТ-0,125-10 кОм±5%	1
R7	МЛТ-0,125-5,6 кОм±5%	1
R8	МЛТ-0,125-330 Ом±5%	1
R9,R10	МЛТ-0,125-100 Ом±5%	1
R11,R12	0,1 Ом±5%	1
	Диоды
VD1- VD4	КД 522А	4
	Транзисторы
VT1	КТ3102А	1
VT2	КТ342Б	1
VT3	КТ361Д	1
VT4	КТ608А	1
VT5	КТ815А	1
VT6	КТ814А	1
VT7	KT816A	1
VT8	KT817A	1

Таблица 3.2 Условия эксплуатации.

Параметр	Значение
Температура окружающей среды	10-350С
Относительная влажность	80% при 250С
Давление	630-800 мм рт. ст.