Усилители, Принцип работы Опции

[aptr0n]

Здравствуйте!!! :-)
Если не возражаете, я буду здесь выкладываться схемы усилителей и говорить, что мне в них не понятно. А от Вас прошу помощи разобраться в этом.




За счет таких резисторов создается смещения на базе транзитора Q1? Или там вообще нет смещения?
Заранее спасибо.

Сообщение отредактировал aptr0n - Jul 8 2010, 18:32

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

За счёт резисторов R4, R5. Именно они (да ещё диоды D1, D2) формируют в точке их соединения (точка IP-GND) постоянное отрицательное смещение (относительно земли!) порядке -30мВ, которое подаётся на базу Q1 через резисторы R1, R2. Если, конечно, на контакт IP-GND не приходит внешнее смещение.

[bbill]

Получается, что на выходе(Output) отрицательное напряжение относительно земли (согласно полярности включению конденсатора C3). На обкладках C3 должно быть не менее 1 вольта.

[dimka76]

За счет таких резисторов создается смещения на базе транзитора Q1? Или там вообще нет смещения?

На базе транзистора Q1 ноль вольт. Резистор R4 служит для развязки слаботочной и сильноточной земли. В состоянии покоя (при отсутствии входного сигнала) ток коллектора Q1 задается источником тока на Q3. Этот источник тока устанавливает (автоматически) напряжение на своем коллекторе такое, чтобы открыть транзисторы Q1, Q2. Ток источника тока Q3, а соответственно и токи Q1, Q2 определяются диодами D1, D2, напряжением база-эмиттер Q3 и резистором R11.

[aptr0n]

Что-то я ничего не пойму. Зачем нужен транзистор Q3 и при каких условиях он открывается?

[yakub_EZ]

Что-то я ничего не пойму. Зачем нужен транзистор Q3 и при каких условиях он открывается?

Это источник тока, он всегда открыт, находится в линейном режиме. Этот участок схемы всегда даёт определенный заданный ток. Транзистор выравнивает падение напряжения на резисторе с падением напряжения на двух диодах, соответственно ток в цепи коллектора является константой


Входной дифф каскад это как раз типовое решение, подавляющее большинство схем усилителей начинается с двух транзисторов на входе имеющим общую цепь в эмиттере.
Интересней вопрос, почему разработчик ввел несколько близких напряжений питания +-130 и +-135. Обычно предварительный каскад питают меньшим стабилизированным напряжением, а выходной большим, обычно с большими пульсациями по питанию

[Пушкарев Михаил]

Что-то я ничего не пойму. Зачем нужен транзистор Q3 и при каких условиях он открывается?

На Q3 организован источник тока. Возьмите азбуку для схемотехников (Хоровиц и Хилл. Искусство схемотехники, Титце и Шенк. Поупроводниковая схемотехника) и читайте себе про источники тока, дифференциальные каскады, в том числе и с источником тока.

Сообщение отредактировал Пушкарев Михаил - Jul 9 2010, 05:29

[dimka76]

Интересней вопрос, почему разработчик ввел несколько близких напряжений питания +-130 и +-135. Обычно предварительный каскад питают меньшим стабилизированным напряжением, а выходной большим, обычно с большими пульсациями по питанию

Для повышения КПД выходного каскада. Если напряжение коллектора Q9(Q11) = напряжению коллекторов Q13, Q15, Q17.....Q29.
То максимальное вых. напряжения усилка будет Uпит. - 3*Uбэ. Даже чуть меньше с учетом влияния Q4 и R8.

[Herz]

На базе транзистора Q1 ноль вольт. Резистор R4 служит для развязки слаботочной и сильноточной земли. В состоянии покоя (при отсутствии входного сигнала) ток коллектора Q1 задается источником тока на Q3. Этот источник тока устанавливает (автоматически) напряжение на своем коллекторе такое, чтобы открыть транзисторы Q1, Q2. Ток источника тока Q3, а соответственно и токи Q1, Q2 определяются диодами D1, D2, напряжением база-эмиттер Q3 и резистором R11.

Вам, наверное, известно что-то, что не известно другим. В том числе и о развязке земель.
Хотелось бы только поправить, что ток источника тока действительно определяется диодами D1, D2 и резистором R11, но никакого автоматического установления напряжения на коллекторе Q3 "чтобы открыть транзисторы Q1, Q2" не происходит. Источник тока просто "не знает" о том, открыты ли они и ему пофиг.

[yakub_EZ]

Сомнительное мероприятие, из за 3 вольт при 130 по питанию вводить ещё две цепи питания

[aptr0n]

Получается ток смещения базы транзистора Q1 проходит начиная от общего провода, затем через RC цепочку (R4,C11), затем через резистор R1, затем R2, затем База-коллектор транзистора Q1, Затем резистор VR1, ЗАТЕМ КОЛЛЕКТОР-ЭМИТЕР Q3, ЗАТЕМ резистор R11 и на минус 135 вольт?

[yakub_EZ]

Получается ток смещения базы транзистора Q1 проходит начиная от общего провода, затем через RC цепочку (R4,C11), затем через резистор R1, затем R2, затем База-коллектор транзистора Q1, Затем резистор VR1, ЗАТЕМ КОЛЛЕКТОР-ЭМИТЕР Q3, ЗАТЕМ резистор R11 и на минус 135 вольт?

Да

[Quasar]

За счёт резисторов R4, R5. Именно они (да ещё диоды D1, D2) формируют в точке их соединения (точка IP-GND) постоянное отрицательное смещение (относительно земли!) порядке -30мВ, которое подаётся на базу Q1 через резисторы R1, R2. Если, конечно, на контакт IP-GND не приходит внешнее смещение.

Отрицательное смещение n-p-n транзистора в 30 мВ ? Пардон, зачем?

Вам, наверное, известно что-то, что не известно другим. В том числе и о развязке земель.
Хотелось бы только поправить, что ток источника тока действительно определяется диодами D1, D2 и резистором R11, но никакого автоматического установления напряжения на коллекторе Q3 "чтобы открыть транзисторы Q1, Q2" не происходит. Источник тока просто "не знает" о том, открыты ли они и ему пофиг.

Во многих схема резистора R4 нет и все замечательно работает. yakub_EZ правильно написал.

[sonycman]

Это на сколько же ватт этот усилитель? +-130 вольт и куча транзисторов в параллель?
Киловатты?

[aptr0n]

1500 W

[Пушкарев Михаил]

Во многих схема резистора R4 нет и все замечательно работает. yakub_EZ правильно написал.

Правильно, да не совсем. У кого-то из корифеев усилителестроения в журнале "Радио" советских времен было обоснование применения этого резистора.

[Herz]

Отрицательное смещение n-p-n транзистора в 30 мВ ? Пардон, зачем?

Это не смещение транзистора, а потенциал его базы относительно земли. Зачем? Спросите у разработчика.

[Quasar]

Это не смещение транзистора, а потенциал его базы относительно земли. Зачем? Спросите у разработчика.

Так вопрос-то был какой?

За счет таких резисторов создается смещения на базе транзитора Q1?

И вы ответили:

За счёт резисторов R4, R5. Именно они (да ещё диоды D1, D2) формируют в точке их соединения (точка IP-GND) постоянное отрицательное смещение (относительно земли!) порядке -30мВ, которое подаётся на базу Q1 через резисторы R1, R2. Если, конечно, на контакт IP-GND не приходит внешнее смещение.

Правильно, да не совсем. У кого-то из корифеев усилителестроения в журнале "Радио" советских времен было обоснование применения этого резистора.

Для чего нужен R4 выше уже писали, для ликвидации земленных петель. Если его убрать может появится фон при подключении к предварительному усилителю, особенно если длина проводов большая.

[aptr0n]

А зачем вообще нужен резистор Q3? При каких условиях он открывается?

Как работает транзистор Q2?

Сообщение отредактировал aptr0n - Jul 9 2010, 11:37

[yakub_EZ]

А зачем вообще нужен резистор Q3? При каких условиях он открывается?

Как работает транзистор Q2?

Транзистор/Резистор Q3 всегда в этой схеме находится в активном режиме, про него уже достаточно сказано выше. Если вам хочется побольше подробностей работы схемы, придется открыть букварь по схемотехнике, некоторые из которых также выше привел Пушкарев Михаил
Транзистор Q2 также работает в активном режиме. На него падаётся сигнал отрицательной обратной связи (ООС). Который в первом приближении получается делением переменной составляющей выходного сигнала сигнала цепочкой R6 - R3, если не в первом, то конечно же надо надо учитывать элементы C3 C3a R6a и даже R4 и C11. Сигнал ООС вычитается в дифф каскаде на Q1 Q2, что в какой то мере позволяет избаится от нелинейного воздействия на сигнал схемы усилителя

[aptr0n]

Скитати, на счет книг, как опытные специалисты, пожалуйста можете мне предложить книгу по схемотехники, только чтобы там было всё написанно простым языком и без всего лишнего. Моя цель изучить принципы работы усилителей.

[domowoj]

Могу еще порекомендовать

А.Б.Гребен

Проектирование аналоговых интегральных схем.

1976г. издания

Я считаю ее классикой, проще и внятней не встречал.
(ни как руки не доходят отсканировать и выложить в сеть)

[Herz]

Так вопрос-то был какой?

И вы ответили:

Вот именно. А Вы прочитали невнимательно.

Если его убрать может появится фон при подключении к предварительному усилителю, особенно если длина проводов большая.

Что значит "убрать"? Если его просто убрать, усилитель перестанет работать.

[defunct]

Что значит "убрать"? Если его просто убрать, усилитель перестанет работать.

Это значит - соединить IP_GND и GND напрямую проводом...

[СветLANa]

ни как руки не доходят отсканировать и выложить в сеть

Гребен А.Б. - Проектирование аналоговых интегральных схем. (1976)

Сообщение отредактировал СветLANa - Jul 10 2010, 05:50

[aptr0n]

А эта ничего, что она такая старая?

[Quasar]

Вот именно. А Вы прочитали невнимательно.


Что значит "убрать"? Если его просто убрать, усилитель перестанет работать.

Но только вот бред нести не надо. Все будет работать... А что значит убрать, вам пояснили:

Это значит - соединить IP_GND и GND напрямую проводом...

[aptr0n]

Господа, объясните пожалуйста как работает термостабилизация за счет резисторов R1 и R2?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

Господа, объясните пожалуйста как работает термостабилизация за счет резисторов R1 и R2?

Никак не работает, там где задумываются о термостабильности такое использовать не будут.
Преподу нужно сказать, и вывести формулой следующее:
(при увеличении температуры увеличивается ток коллектора, увеличивается ток базы, уменьшается напряжение база-эмиттер ( 2мв на
градус)) .
Ток коллектора примерно равен току эмиттера и равен напряжению на базе(которое практически равно питание умножить на R2 делить на R2+R1) за вычетом падения на база-эмиттер, поделённому на R4. (Ik = Ue/R4, Ue=ub - Ube) В данной схеме делитель r1 r2 задаёт начальное смещение на базе, с ростом темпераруры увеличивается ток базы и соответственно напряжение на базе(между базой и землёй) начинает уменьшаться (эквивалентно уменьшению номинала R2), соответственно, напряжение на эмиттере тоже уменьшается, т.е. уменьшается падение на R4 ну и следовательно ток через R4, а следовательно и ток эмиттера(это один и тот же ток), он же почти ток коллектора уменьшается, НО! с другой стороны при росте температуры уменьшается падение напряжение перехода база - эмиттер, что приводит к увеличению напряжения на эмиттере, росту тока через R4 и соответсвенно росту тока коллектора, т.е. типа если подобрать оптимально эти R1 и R2 то эти два процесса будут уравновешены. Но на практике ИМХО никто не расчитывает схемы так, чтобы был какой-либо ощутимый ток базы у усилительного каскада, в этой схеме можно говорить токо об лучшей термостабилизации схемы, по сравнению со схемой где рабочая точка задаётся только при помощи R1, но с практической точки зрения ни та ни другая никакой термостабилизацией не обладают.

[Herz]

Но только вот бред нести не надо.

Чего здесь не надо, так это хамства, молодой человек. На этом форуме подобный стиль общения не принят, даже в разделе "для начинающих".

Господа, объясните пожалуйста как работает термостабилизация за счет резисторов R1 и R2?

Термостабилизация здесь осуществляется скорее за счёт резистора R4, обеспечивающего ООС по постоянному току. Подробнее об этом можно почитать в "Искусстве схемотехники " Хоровица и Хилла, например:
[attachment=45861:Clipboard01.jpg]

Сообщение отредактировал Herz - Jul 15 2010, 14:26

[yrbis]

Мдя, не прав, сори. Про схему можно найти в яндексе, набрав, эмиттерная термостабилизация. http://www.radioland.net.ua/contentid-435-page3.html
Смысл в том, что ток через R2 выбирается большим на порядок чем ток базы(а я предположил обратное), т.е. ток базы практически не учитывается при расчётах. Напряжение на базе тогда равно Eп*R2/(R1+R2), напряжение на R4 равно (Eп*R2/(R1+R2)) - Ube . R1 и R2 подбирают так чтобы напряжение базы было больше нескольких вольт(чем больше, тем более стабильно), например, если на базе будет 4.5 Вольта, то при 25 градусах на R4 будет 4.5 - 0.7 = 3.8 вольта , пусть R4 = 500 Ом тогда ток через него равен 3.8/500 = 7.6мА, т.е. ток коллектора ~равен 7.6 мА. При увеличении температуры на 50 градусов падение на база-эмиттер уменьшиться на 2мВ*50 = 100мВ, т.е. вместо 0.7 вольт станет 0.6. Ток коллектора теперь равен (4.5 - 0.6)/500 =7.8мА, т.е. при повышении температуры на 50 градусов ток коллектора увеличился всего на 3 процента.

[Caa]

Здраствуйте!

Не могли бы подсказать из каких соображений выбрать значения Iд и Uэ0 при расчете номиналов резисторов в схеме транзисторного n-p-n каскада с общей базой по постоянному току:



Сообщение отредактировал makc - Aug 20 2010, 08:37

Причина редактирования: отредактировано по просьбе пользователя Caa

[MaslovVG]

Здраствуйте!

- чтобы резистор Rэ не шунтировал сопротивление генератора он должен быть в разы больше, чем активное составляющая Zг, т.е. Rэ>>Re{Zг}
Таким образом, нам надо определиться всего с двумя значениями Iд и Uэ0. Зная эти значения мы сможем определить Rб1, Rэ и Rк.
[/i]

Вот на этом я застрял...

Схемы с общей базой, как правило, имют низкое входное сопротивление. Rэ выбирают из Условия согласования по входу.
Iд порядка 10*Iб.

[ledum]

Схемы с общей базой, как правило, имют низкое входное сопротивление. Rэ выбирают из Условия согласования по входу.

Чет мне всегда казалось, что Re только из соображений режима по постоянному току, ибо как правильно означено выше, re<< Re http://www.radiomaster.ru/stati/radio/amp_10.php , поэтому Re здесь мало по сигналу на что влияет, наоборот его можно взять побольше.

[Caa]

4. Вычисляем ток Iэ0=h21*Iб0+Iк0, где значение h21 берем из справочника.

Увидел собственную ошибку. Конечно же, Iэ0=Iб0+Iк0.

Схемы с общей базой, как правило, имют низкое входное сопротивление. Rэ выбирают из Условия согласования по входу.

По поводу Rэ, действительно, не очень понятно. Согласно эквивалентной схеме,

ссылку на которую дал ledum, Rэ можно брать больше, чем сопротивление база-эмитерного перехода. И тогда оно не будет вносить вклад в общее входное сопротивление.
Однако, с точки зрения согласования по входу тоже не ясно. Речь идет о согласовании по току, напряжению или по мощности?

Iд порядка 10*Iб.

Очевидно, что ток через делитель должен быть больше, чем ток в базу транзистора. Но почему в 10 раз (это принципиально)? По идее, чем меньше будет течь ток через резисторы Rд1,2, тем больше будут их номиналы и меньшая тепловая мощность (экономлю энергию Eп).

Сообщение отредактировал Caa - Aug 18 2010, 05:44

[Alexashka]

По поводу Rэ, действительно, не очень понятно. Согласно эквивалентной схеме, ссылку на которую дал ledum, Rэ можно брать больше, чем сопротивление база-эмитерного перехода. И тогда оно не будет вносить вклад в общее входное сопротивление.
Однако, с точки зрения согласования по входу тоже не ясно. Речь идет о согласовании по току, напряжению или по мощности?

Очевидно, что ток через делитель должен быть больше, чем ток в базу транзистора. Но почему в 10 раз (это принципиально)? По идее, чем меньше будет течь ток через резисторы Rд1,2, тем больше будут их номиналы и меньшая тепловая мощность (экономлю энергию Eп).

1. Видимо имелось ввиду согласование по мощности, это нужно например при усилении СВЧ сигналов или если сигнал берется с датчика и нужно не потерять ни грамма мощности которую он генерирует. С датчиками обычно применяют трансформаторное согласование, а на СВЧ- чаще LC-согласование. Кстати со стороны источника сигнала сопротивление базы будет в h21 раз меньше
2. Считается почемуто , что если ток делителя в 10 раз больше тока нагрузки (в данном случае тока базы), то можно пренебречь разбросом параметров нагрузки (например тогоже h21).

[Caa]

1. Видимо имелось ввиду согласование по мощности, это нужно например при усилении СВЧ сигналов или если сигнал берется с датчика и нужно не потерять ни грамма мощности которую он генерирует. С датчиками обычно применяют трансформаторное согласование, а на СВЧ- чаще LC-согласование.

Таким образом, беру Rэ=Re{Zг}. Например, если хочу усилить сигнал с антенного кабеля 75 Ом, то Rэ=75 Ом. В итоге, из формул найду Uэ0, а значит и Uб0.

Кстати со стороны источника сигнала сопротивление базы будет в h21 раз меньше

Вот это не очень понял...

2. Считается почемуто , что если ток делителя в 10 раз больше тока нагрузки (в данном случае тока базы), то можно пренебречь разбросом параметров нагрузки (например тогоже h21).

Я бы объяснил это не разбросом параметров (ведь разброс параметров - это штука относительная. У одного транзистора h21 одни, у другого другой), а тем, что, если ток через делитель Iд=10*Iб, то чтобы сопротивление базы транзистора не шунтировало резистор Rб2, то номинал Rб2 должен быть, соотвественно, в 10 раз меньше сопротивления базы.

Сообщение отредактировал Caa - Aug 18 2010, 07:27

[Alexashka]

Таким образом, беру Rэ=Re{Zг}. Например, если хочу усилить сигнал с антенного кабеля 75 Ом, то Rэ=75 Ом. В итоге, из формул найду Uэ0, а значит и Uб0.


Вот это не очень понял...


Я бы объяснил это не разбросом параметров (ведь разброс параметров - это штука относительная. У одного транзистора h21 одни, у другого другой), а тем, что, если ток через делитель Iд=10*Iб, то чтобы сопротивление базы транзистора не шунтировало резистор Rб2, то номинал Rб2 должен быть, соотвественно, в 10 раз меньше сопротивления базы.

1. не совсем так, вообщето надо постараться чтобы Re{Zg} примерно равнялось rэ (поскольку входное сопротивление каскада примерно равно эмиттерному сопротивлению, того что внутри транзистора, оно ЕМНИП = 0,025/iэ). Но это если реактивные составляющие малы по сравнению с Zg, а иначе их надо тоже согласовывать (смысл такой что реактивность генератора должна равняться реактивности нагрузки с обратным знаком). А Rэ как сказал ledum это для задачи режима по постояннуму току. Хотя я давненько уже эти рассчеты делал, может есть какието еще нюансы.

2. Ну это если посмотрите формулу для входного сопротивления, увидите, что rб входит в нее деленная на [бетта+1] (или умноженная на [1-альфа]). Смысл такой, что источник сигнала не знает о том, что базовый ток меньше эмиттерного в [бетта+1] раз, и для него ничего не изменилось если бы базовый ток был бы равен эмиттерному, а сопротивление базы меньше в [бетта+1] раз.

3. Дык о том и речь, если h21 от одного экземпляра к другому может менятся в 2-3 раза, то и базовый будет меняться в 2-3 раза (изначально то мы ведь задаемся неким начальным током коллектора). Вот в 10 раз больший ток делителя и гарантирует (в первом приближении), что напряжение на базе не изменится, и режим по постоянному току каскада не поменяется в значительной степени.

[Caa]

Нашел схему промышленного усилителя ( на основе каскада с общей базой ) сигнала с кабеля 75 Ом


Помимо всего прочего, здесь непосредственно в цепи эммитера стоит резистор на 51 Ом, который, как я думаю, и служит для согласования с линией на входе. А резистор Rэ никакой рояли, получается, по переменке здесь не играет.

[Alexashka]

Нашел схему промышленного усилителя ( на основе каскада с общей базой ) сигнала с кабеля 75 Ом
Помимо всего прочего, здесь непосредственно в цепи эммитера стоит резистор на 51 Ом, который, как я думаю, и служит для согласования с линией на входе. А резистор Rэ никакой рояли, получается, по переменке здесь не играет.

Да Rэ задает режим по постоянке, а rэ видимо равно недостающим 24 омам
Ориентировочно ток коллектора тут должен быть тогда =1ма.

[ledum]

И какой интересно получился коэффициент шума за счет образовавшегося Г-образного аттенюатора по входу. ДециБелл 15 с учетом Кш самого транзистора? При никакой динамике, на сколько там, 1.4мА токе? Нафиг такой высококачественный промышленный исказитель. Видать с возбудом в первую очередь боролись, думая что подсогласовывают.

Сообщение отредактировал ledum - Aug 18 2010, 11:29

[Caa]

Да Rэ задает режим по постоянке, а rэ видимо равно недостающим 24 омам
Ориентировочно ток коллектора тут должен быть тогда =1ма.

Да, думаю так оно и есть. Тогда моя схема была не верна и туда необходимо внести последовательно в цепь эмитера резистор, который будет определяться Re{Zг}

И какой интересно получился коэффициент шума за счет образовавшегося Г-образного аттенюатора по входу. дБ 15 с учетом Кш самого транзистора? При никакой динамике, на сколько там, 1.4мА токе? Нафиг такой высококачественный промышленный исказитель.

Кстати, дейтсвительно, получается что образуется делитель из резистора 51 Ом и параллельного соединение 1кОм с rэ транзистора...Если я вас правильно понял?

[ledum]

Кстати, дейтсвительно, получается что образуется делитель из резистора 51 Ом и параллельного соединение 1кОм с rэ транзистора...Если я вас правильно понял?

Да где-то в три раза по напряжению или на 10дБ

Странный глюк - не могу редактировать свое сообщение через 5 минут после написания, уже второй раз за сегодня.
Интересно, в Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Биполярный_тр....B7.D0.BE.D0.B9
входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ , но память предательски подсказывает формулу, приведенную ув. Alexashka , вдалбливаемую нам где-то 27 лет назад
Тю подключилось как редактирование, хотя открывал ADDREPLAY - и уже опять дает редактировать.

Сообщение отредактировал ledum - Aug 18 2010, 11:59

[Designer56]

Да где-то в три раза по напряжению или на 10дБ

Странный глюк - не могу редактировать свое сообщение через 5 минут после написания, уже второй раз за сегодня.
.....

Мне вот такое по почте пришло:

Уважаемый Designer56,

Доводим до Вашего сведения, что на форуме проведены изменения:

- редактирования своих сообщений доступно в течение 5 минут после их написания, далее самостоятельно редактировать сообщения не получится, сообщения останутся на форуме в том виде в каком они есть.

- внесены изменения в правила форума, а именно изменения касательно полномочий модераторов и администраторов:

Администраторы и Модераторы имеют право редактировать (пп. а-б, г, д), а также удалять (пп. в, г, д) сообщения пользователей, с указанием пункта настоящих Правил и своего ника.
......

[Alexashka]

Интересно, в Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Биполярный_тр....B7.D0.BE.D0.B9
входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ , но память предательски подсказывает формулу, приведенную ув. Alexashka , вдалбливаемую нам где-то 27 лет назад

Странно конечно, обозначения вроде как для постоянных величин, а формулы как для дифференциальных. Да и след.фраза

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора

указует на то что приведенная выше формула для дифф.сопротивления (в нашем случае 0,6/0,001 = 600 Ом многовато для входного сопротивления с ОБ! )

[yakub_EZ]

Увлёкся вашими исканиями, заинтересовался и решил промоделировать. Моделировал в Altium, прошу за него не пинать, т.к. комп с симуляторами сейчас занят. Входное сопротивление получилось несколько меньше и колебалось около 65 Ом не влияя на изменнеия резистора тока базы с 3к9 до 500 ом и входного по постоянному току 1к до 100 ом. Похоже на то, что для конкретного экземпляра транзистора не меняется. В архиве схема

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 Sheet3.zip ( 8.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 14

 

[Caa]

Входное сопротивление получилось несколько меньше и колебалось около 65 Ом не влияя на изменнеия резистора тока базы с 3к9 до 500 ом и входного по постоянному току 1к до 100 ом. Похоже на то, что для конкретного экземпляра транзистора не меняется.

Да, интересно. Может сама модель и характеристики транзистора КТ325 мальца отличаются от того, что у вас в моделе. То, что резистор в базе не влияет по переменке - это очевидно. А вот то, что резистор аналогичный тому, что у меня в схеме, Rэ не влияет - очень странно...

Увлёкся вашими исканиями, заинтересовался и решил промоделировать.

Кстати интересно было бы знать каково выходное сопротивление этой схемы. Скорее всего этот усилитель должен иметь выходное сопротивление, сравнимое с входным. Иначе, такой усилитель, если подтыкнуть его к антенному входу телевизора, ничего особо и не усилит. Ведь входной усилок транзистора рассчитан на 75 Ом. Или я не прав?

[Alexashka]

Я вот тоже попробовал промоделировать, получилось вобщем неплохо, при указанных на схеме номиналах Zвх=71 Ом (на 140МГц Zвх достигает 75 Ом), iк=1,34мА. Сделал прогоны с изменением сопротивления резистора R29 от 1к до 4к (Iк меняется от 0,8 до 2мА). На верхнем графике показаны коэфф.передачи каскада, на нижнем -входное сопротивление, оно меняется от 84 до 65 Ом.
Так что все вроде работает как надо.
Да, делитель на входе образуется: если закоротить входной R31, усиление возрастает примерно на 11дБ.

Кстати интересно было бы знать каково выходное сопротивление этой схемы. Скорее всего этот усилитель должен иметь выходное сопротивление, сравнимое с входным. Иначе, такой усилитель, если подтыкнуть его к антенному входу телевизора, ничего особо и не усилит. Ведь входной усилок транзистора рассчитан на 75 Ом. Или я не прав?

Выходное получается около 950 Ом на низких и сильно спадает с частотой (на второй картинке). Что вобщемто тоже логично.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Caa]

Да, делитель на входе образуется: если закоротить входной R31, усиление возрастает примерно на 11дБ.

А входное при этом какое получается?

[Alexashka]

А входное при этом какое получается?

Ну а как вы думаете? 71-51=20. Столько и показывает.
ПС. Транзистор взял с запасом -граничная частота 8ГГц, поэтому до 1ГГц входной импеданс практически чисто активный.

[Caa]

Ну а как вы думаете? 71-51=20. Столько и показывает.
ПС. Транзистор взял с запасом -граничная частота 8ГГц, поэтому до 1ГГц входной импеданс практически чисто активный.

Но при этом получается несогласование по мощности...

[yakub_EZ]

Порылся в загашниках и нашел спайс модель на 2Т325В
.model 2T325B NPN (Is=49.6f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=70 Bf=313.5 Ne=1.358 Ise=49.56f Ikf=.135 Xtb=1.5 Br=4 Nc=2 Isc=100p Ikr=20m Rc=20 Cjc=2.5p Vjc=.72 Mjc=.333 Fc=.5 Cje=2.5p Vje=.75 Mje=.333 Tr=250p Tf=516.5p Itf=0 Vtf=0 Vceo=15 Icrating=0.06 mfg=USSR)

Собрав на ней схему в LTSpice получил импеданс около 68 Ом. Уменьшив резистор базы с 2к до 1к3 получил искомые 75 Ом. Нагрузку усилителя взял 75 Ом. Ток коллектора - 1,06 мА

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Caa]

Ток коллектора - 1,06 мА

Ну да, получается тогда, что rэ=25мВ/1.06мА~24Ом. в итоге входное и будет: 51Ом+24Ом=75Ом.

[Caa]

Тогда в сам расчет внес исправления:

Схема усилительного каскада с общей базой на n-p-n транзисторе будет выглядеть так



Поправьте, если где не так!

Проверил расчет на примере схемы, считая, что Iк0=1.06мА, а Uкэ0=2.5В. Расчетные номиналы не совпали...
Вот параметры, указанного на схеме транзистора


Сообщение отредактировал makc - Aug 20 2010, 08:40

Причина редактирования: отредактировано по просьбе пользователя Caa

[Caa]

Вольт-амперные характеристики транзистора KT-325

[Alexashka]

Собрав на ней схему в LTSpice получил импеданс около 68 Ом. Уменьшив резистор базы с 2к до 1к3 получил искомые 75 Ом. Нагрузку усилителя взял 75 Ом. Ток коллектора - 1,06 мА

Чтото мне подсказывает, что усиление у вашей схемы будет близко к единице
Какой тогда в ней смысл?

Проверил расчет на примере схемы, считая, что Iк0=1.06мА, а Uкэ0=2.5В. Расчетные номиналы не совпали...

А вы про диод в базовом делители не забыли?

[Caa]

А вы про диод в базовом делители не забыли?

Диод в прямом направлении, я думаю, можно считать сопротивлением в максимум 100 Ом (это с очень большим запасом).

А главное, что я "забыл" (к сожалению никто меня даже не поправил ) - это что у транзистора подключенного по схеме с общей базой выходными характеристиками являются Ik(Uкб) (а не Iк(Uкэ) как в схеме с общим эмитером), а входными Iэ(Uэб) (а не Iб(Uбэ) как в схеме с общим эмитером). Соотвественно, не имея их, я не могу провести ни нагрузочную прямую и выбрать рабочую точку...Я с трудом откопал ВАХ для транзистора КТ325 по схеме с ОЭ.

Может подскажете чего-нибудь - как быть?

[Alexashka]

Диод в прямом направлении, я думаю, можно считать сопротивлением в максимум 100 Ом (это с очень большим запасом).

А главное, что я "забыл" (к сожалению никто меня даже не поправил ) - это что у транзистора подключенного по схеме с общей базой выходными характеристиками являются Ik(Uкб) (а не Iк(Uкэ) как в схеме с общим эмитером), а входными Iэ(Uэб) (а не Iб(Uбэ) как в схеме с общим эмитером). Соотвественно, не имея их, я не могу провести ни нагрузочную прямую и выбрать рабочую точку...Я с трудом откопал ВАХ для транзистора КТ325 по схеме с ОЭ.

Может подскажете чего-нибудь - как быть?

какие 100 Ом?! вы о чем это? на диоде упадет примерно столько же сколько на Uэб (0,6В примерно).

а потом какая разница Uкб или Uкэ, ведь эмиттерный потенциал отличается от базового на отпределенную величину (примерно 0,6В), так что любая ВАХ которую найдете сгодится. Вам нужно просто узнать (по графику ВАХ) какое будет Uкэ при таком-то токе коллектора (который вы выбираете чтобы получить Uкэ хотябы =2В и имея по килоому в цепях эмиттера и коллектора. т.е 5В - 2k*Ik = 2, -> Ik=1,5мА), при этом вы ставите в эмиттере и коллекторе по килоомнику и автоматом получаете потенциалы на всех точках. Ну базовый потенциал можно дополнительно уточнить исходя из ВАХ база-эмиттерного перехода.
Далее рассчитываете базовый делитель зная какой потенциал на нем должен быть и обеспечивая ток делителя на порядок больше базового (его берете по макс.значению деля Ik на минимальный бетта из справочника). Все.

Блин ерунду написал, извиняюсь, ВАХ выхода нужна чтобы оценить какой будет базовый ток при определнных соотношениях Uкэ и Ik. Но это типовые зависимости, а для надеги лучше базовый ток рассчитать по минимальной бетта.

[Caa]

какие 100 Ом?! вы о чем это? на диоде упадет примерно столько же сколько на Uэб (0,6В примерно).

А разве нельзя так заменять диод? Ну, допустим, на диоде падает 0.6В, что по его ВАХ соответсвует 10мА. Тогда сопротивление диода rд=0.6В/10мА=60 Ом.

а потом какая разница Uкб или Uкэ, ведь эмиттерный потенциал отличается от базового на отпределенную величину (примерно 0,6В), так что любая ВАХ которую найдете сгодится.

Т.е., по-сути, чтобы:
1. получить выходную ВАХ по схеме с общей базой из выходной ВАХ по схеме с ОЭ для n-p-n транзистора надо:
Uкб=Uкэ-0.6В
Ik=(бетта/(бетта+1))*Iэ

2.получить входную ВАХ по схеме с общей базой из входной ВАХ по схеме с ОЭ для n-p-n транзистора надо:
Uэб=-Uбэ
Iэ=бетта*Iб

Или же (если не заморачиваться с построением ВАХ транзистора по схеме с ОБ) использовать более простой способ, который предложили Вы:

Вам нужно просто узнать (по графику ВАХ) какое будет Uкэ при таком-то токе коллектора (который вы выбираете чтобы получить Uкэ хотябы =2В и имея по килоому в цепях эмиттера и коллектора. т.е 5В - 2k*Ik = 2, -> Ik=1,5мА), при этом вы ставите в эмиттере и коллекторе по килоомнику и автоматом получаете потенциалы на всех точках. Ну базовый потенциал можно дополнительно уточнить исходя из ВАХ база-эмиттерного перехода.
Далее рассчитываете базовый делитель зная какой потенциал на нем должен быть и обеспечивая ток делителя на порядок больше базового (его берете по макс.значению деля Ik на минимальный бетта из справочника). Все.

Блин ерунду написал, извиняюсь, ВАХ выхода нужна чтобы оценить какой будет базовый ток при определнных соотношениях Uкэ и Ik.

При этом везде

расчитать по минимальной бетта

[yakub_EZ]

Чтото мне подсказывает, что усиление у вашей схемы будет близко к единице
Какой тогда в ней смысл?

А такой вот и смысл, что схема единично усиливает по току на нагрузку в коллекторе. Ставим 150 Ом получаем в два раза или 6дБ

Диод в прямом направлении, я думаю, можно считать сопротивлением в максимум 100 Ом (это с очень большим запасом).

Вот странно, знаете что такое ВАХ для транзистора и забываете про ВАХ диода. Он кроме падения напряжения ещё выполняет функцию термостабилизации. Токи и напряжения имеют подобный вид:

CODE

--- Operating Point ---

V(Q1c): 3.94209 voltage
V(Q1b): 1.6777 voltage
V(Q1e): 1.06317 voltage
V(D1): 0.577108 voltage
V1: 5 voltage


Ic(Q1): 0.00105791 device_current
Ib(Q1): 5.25997e-006 device_current
Ie(Q1): -0.00106317 device_current
I(C3): -3.94209e-018 device_current
I(C2): 1.06317e-018 device_current
I(C1): 1.6777e-018 device_current
I(D1): 0.000846611 device_current
I(R6): 3.94209e-018 device_current
I(R5): 0.000851871 device_current
I(R4): 0.00105791 device_current
I(R3): 0.000846611 device_current
I(R2): 0.00106317 device_current
I(R1): 1.06294e-018 device_current
I(V2): 1.06317e-018 device_current
I(V1): -0.00190978 device_current

Объясните для чего вам надо расчитать эту схему для именно этого транзистора? Лучше покрутите её в симуляторе, спаяйте и убедитесь как она усиливает и шумит. Или это для учебного процесса?
Модель я вам дал. По ней можно посторить много ВАХ. Как пример, ваши ВАХ. В рабочих точках по постоянному току они более менее соответсвуют
Серия ВАХ дана для базового тока до 40 мкА с шагом 4 мкА так как транзистор имеет большее усиление неджели по которым стоили ВАХ

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Caa]

Вот странно, знаете что такое ВАХ для транзистора и забываете про ВАХ диода. Он кроме падения напряжения ещё выполняет функцию термостабилизации.

Да, я , конечно же, помню о том, что диод там стоит как раз для термостабилизации. Но расчет же ведется для (как я предполагал) нормальной комнатной температуры.

Объясните для чего вам надо расчитать эту схему для именно этого транзистора? Лучше покрутите её в симуляторе... Или это для учебного процесса?

Да исключительно для учебного процесса. Расчет я привел, а по этой схеме решил его проверить.
Вот как раз и подумываю об освоении Altium, в котором вы моделировали и предоставили модель.

...спаяйте и убедитесь как она усиливает и шумит

Шумит...а как это устраняется?

[yakub_EZ]

Вот как раз и подумываю об освоении Altium, в котором вы моделировали и предоставили модель.

В Altium очень сложно моделировать. Причин на это несколько:
1. Приходится думать какой установить интервал расчета при так называемом transient прогоне. Т.е. можно оставить как есть по умолчанию и попасть в "затяжное" вычисление. Или получить "крякобяки", если процесс окажется быстрее шага
2. Очень сурово с спайс моделями. Они там по умолчанию есть, но их мало. Скажем, до сих пор нет модели компаратора tl311 и множества подобной мелочевки. Недавно пришлось самому нарисовать символ длинной линии и приклеить к нему модель, что в общем то не способствует полету технической мысли при разработке. Хотя такие вещи в нормальных симуляторах относятся к минимальномй набору. Модели дернуть можно из MicroCap'а поудаляв там комментарии, переносы и ещё что то, что им не переваривается

Я бы посоветовал попутно завести LTSpice и MicroCap.
LTSpice - бесплатный, берется за спасибо от производителя с спасибом от него же. Частенько обновляется, имеет много моделей. Выглядит брутально, но чертовски хорош в маленьких схемках. Он как автоматический фотоаппарат - набросал схемку, нажал Run и смотришь схему, пробегаясь по ней щупом
MicroCap - небесплатный, имеет наверное самую большую библиотеку элементов, и настроек. С интерфейсом у него приятней и книжек про него больше, вобщем хорош

Шумит...а как это устраняется?

Тысяча и один способ. Начиная с смены схемы или применения малошумящих компонентов. Если модель полная, в симуляторах можно оценить шум схемы

[Caa]

В Altium очень сложно моделировать...
Я бы посоветовал попутно завести LTSpice и MicroCap.

Ага, спасибо. Скачаю. А пока вот нарыл Electronics Workbench.

Начиная с смены схемы или применения малошумящих компонентов.

А схема усилителя на n-p-n с ОЭ подойдет для усиления телевизионного сигнала с кабеля 75 Ом ? Вроде бы, говорят, что схема с ОБ высокочастотная как раз таки...

[Alexashka]

А разве нельзя так заменять диод? Ну, допустим, на диоде падает 0.6В, что по его ВАХ соответсвует 10мА. Тогда сопротивление диода rд=0.6В/10мА=60 Ом.


Т.е., по-сути, чтобы:
1. получить выходную ВАХ по схеме с общей базой из выходной ВАХ по схеме с ОЭ для n-p-n транзистора надо:
Uкб=Uкэ-0.6В
Ik=(бетта/(бетта+1))*Iэ

2.получить входную ВАХ по схеме с общей базой из входной ВАХ по схеме с ОЭ для n-p-n транзистора надо:
Uэб=-Uбэ
Iэ=бетта*Iб

Или же (если не заморачиваться с построением ВАХ транзистора по схеме с ОБ) использовать более простой способ, который предложили Вы:


При этом везде

Отвечаю по пунктам.
1. для статики может и можно заменить диод резистором, но это дурной тон, лучше так не делать. самая простая и более-менее правильная замена -последовательно включенный источник напряжения 0,6В (или сколько там по ВАХ диода) и резистор равный дифференциальному сопротивлению диода в данной точке ВАХ (рассчитывается по тангенсу наклона касательной к кривой ВАХ).
2. Да, сегодня перечитал свое вчерашнее и понял, что сам ничего не понял попробую еще раз изложить мысли.
Ну я вот считаю как, построение нагрузочной кривой и нахождение рабочей точки это по сути графическое решение уравнения с нелинейным элементом в цепи (которое по сути является трансцендентным, т.е не решается арифметически). Я это понимаю нужно, если у вас есть например диод и резистор последовательно включенный, тогда да. Т.е напряжение на диоде зависит только от тока через него.
В нашем случае с транзистором ток коллектора задается током эмиттера (которое задается резистором в эмиттерной цепи и напряжением делителя на базе). А напряжение коллектора сам транзистор сделает таким, чтобы обеспечить протекание данного коллекторного тока через нагрузку в коллекторе (резистор). Т.е выходные ВАХ нам зафиг не нужны
Если мы чуток ошибемся и зададим в базе напряжение чуть ниже допустим, то на эмиттере напряжение тоже упадет на столькоже, соотв.ток эмиттера упадет тоже на чуть-чуть, а напряжение на коллекторе -наоборот увеличится, потомучто в коллекторе стоит генератор тока, которому по барабану какая на выходе нагрузка (до определенной величины ессно). Вот и все, никаких трансцендентных уравнений решать не нужно
Вам дают входную ВАХ для транзистора находящегося в линейном режиме, а в каком он включении (ОБ,ОК,ОЭ) это роли не играет, если вас интересует расчет по постоянке. Понятно что ток эмиттера влияет на Uбэ, но в первом приближении рассчет такой: по заданному току эмиттера деленному на бетта получаете ток базы, по этому значению по ВАХ находите Uбэ и все- используете это в рассчетах.

А такой вот и смысл, что схема единично усиливает по току на нагрузку в коллекторе. Ставим 150 Ом получаем в два раза или 6дБ

"единично усиливает" это значит она не усиливает... вобщемто
Соотв.возникает вопрос, для чего нужен этот "неусилитель" в промышленном исполнении? (нагрузка-то ведь задана четко- 75Омный кабель, так ведь?)

[yakub_EZ]

"единично усиливает" это значит она не усиливает... вобщемто
Соотв.возникает вопрос, для чего нужен этот "неусилитель" в промышленном исполнении? (нагрузка-то ведь задана четко- 75Омный кабель, так ведь?)

Да, верно, на кабель. И компенсирует потери в нем, как пример 100 футов RG59U:
1. На первом канале (на графике красным) АЧХ усилителя.
2. По второму (синим цветом), его же, но через 100 футов RG59U.
3. И третий (зелёным) - это просто согласованные 100 футов RG59U
Транзистор взял первый попавшийся из категории RF. Входное сопротивление схемы 75 ом

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 amp75ohm.zip ( 5.76 килобайт ) Кол-во скачиваний: 12

 

[Alexashka]

Да, верно, на кабель. И компенсирует потери в нем, как пример 100 футов RG59U:

Вот это мне не понятно если чесно, не усиливает по напряжению (вроде даже мнеьше 1), по току тоже Кi=1, а сигнал на выходе больше. Если вы не расскажете в чем секрет попытаюсь сам разобраться, времени правда совсем нет, хех

[yakub_EZ]

Вот это мне не понятно если чесно, не усиливает по напряжению (вроде даже мнеьше 1), по току тоже Кi=1, а сигнал на выходе больше. Если вы не расскажете в чем секрет попытаюсь сам разобраться, времени правда совсем нет, хех

Ключик здесь - усиление по току. Из него получается усиление на выходе по напряжению. Схема повторяет ток с единичным коэффициентом усиления по току, не обращая (в разумных пределах) на величину нагрузки. Если сопротивление нагрузки получается равным входному, то получается единичное усиление по по напряжению. А если, скажем,сопротивление нагрузки в два раза больше, то соответственно с тем же током получаем двойное напряжение. В этом случае, кабель выполняет функцию того добавочного сопротивления, а работаем в итоге с тем же током на те же 75 ом только на его конце

[Alexashka]

Ключик здесь - усиление по току. Из него получается усиление на выходе по напряжению. Схема повторяет ток с единичным коэффициентом усиления по току, не обращая (в разумных пределах) на величину нагрузки. Если сопротивление нагрузки получается равным входному, то получается единичное усиление по по напряжению. А если, скажем,сопротивление нагрузки в два раза больше, то соответственно с тем же током получаем двойное напряжение. В этом случае, кабель выполняет функцию того добавочного сопротивления, а работаем в итоге с тем же током на те же 75 ом только на его конце

Хахах! теперь разглядел у вас R15 некорректно включен! Вы его включили как будто у вас выход низкоомного источника сигнала, а по сути -наоборот, выход каскада с ОБ -это исчточник тока . Посему R15 Надоть включать так как на рисунке ниже. Тогда все выходит верно- простой кабель дает меньшее затухание))
И еще, выходит что выход "генератора" сигнала (в д анном случае каскад с ОБ) не согласован с фидерной линией и нагрузкой. Не будет ли в данном случае отраженки?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yakub_EZ]

Хахах! теперь разглядел у вас R15 некорректно включен! Вы его включили как будто у вас выход низкоомного источника сигнала, а по сути -наоборот, выход каскада с ОБ -это исчточник тока . Посему R15 Надоть включать так как на рисунке ниже. Тогда все выходит верно- простой кабель дает меньшее затухание))
И еще, выходит что выход "генератора" сигнала (в д анном случае каскад с ОБ) не согласован с фидерной линией и нагрузкой. Не будет ли в данном случае отраженки?

Да, получается что каскад имеет входное от килоома на низких частотах и снижает его с повышением частоты за счет емкости на транзистор. У вас волновое включено правильно.
Скорее всего это решение применяется на входе устройства или с трансформатором на выходе. Пока других вариантов нет

[Alexashka]

Скорее всего это решение применяется на входе устройства или с трансформатором на выходе. Пока других вариантов нет

Либо так что на несогласованность закрывают глаза, ведь если нагрузка линии нормальная 75-омная, то отражения впринципе не должно быть. хотя линия как правило не бывает идеальной, всякие тройники, удлинители...

[HappyAlbert]

Подскажите, есть ли в альтиуме модель идеального операционного усилителя? нужна для моделирования!

[yakub_EZ]

HappyAlbert Возьмите Op Amp из Miscalleneous device, там под соусом "ОУ на все случаи жизни" подают AD645A.
Возможно вас он устроит

[HappyAlbert]

Попробую, посмотрим, что он из себя представляет А еще интересно, можно ли самому создать модель усилителя с требуемыми параметрами?

[yakub_EZ]

HappyAlbert Конечно можно, только лучше скопировать библиотеку Miscalleneous device или ОУ в отдельное место, открыть свойства ОУ, щелкнуть мышкой в раздел Simulation. Откроется текстовая Spice модель. Можно загрузить на её место любую другую из интеренета, подправив ножки модели, схематика и футпринта. Или разобраться в её потрошках самостоятельно.
На этой страничке описано их строение и даже создана модель ОУ http://www.ecircuitcenter.com/Basics.htm

[HappyAlbert]

yakub_EZ спасибо за ссылку буду разбираться!

[Alexashka]

yakub_EZ спасибо за ссылку буду разбираться!

Проще взять обычный управляемый напряжением источник напряжения задав коэф.передачи побольше -мульон например. Получится очень даже идеальный операционник

[yakub_EZ]

Проще взять обычный управляемый напряжением источник напряжения задав коэф.передачи побольше -мульон например. Получится очень даже идеальный операционник

Там, по ссылке, как раз такое решение, только с выходом на RC-цепочку.
Опасно тем, что может работать с просто космическим (мегавольты) выходным напряжением и поэтому быть очень далеким от жизни. Избавится от этого можно добавив выходной пуш-пул каскад на транзисторах, которые подключить к выводам питания

[Alexashka]

Опасно тем, что может работать с просто космическим (мегавольты) выходным напряжением и поэтому быть очень далеким от жизни. Избавится от этого можно добавив выходной пуш-пул каскад на транзисторах, которые подключить к выводам питания

Ну на то он и идеальный ОУ
Кстати в микрокапе можно использовать ОУ как идеализированную модель. Называется Level 1: Ideal model, я вот ток не понял какие параметры из тех что там задаются используются в модели. Потому что и для Level 1 и для Level 3(Boyle model) параметры одни и те же.