Verstärkerdesign mit drei Stufen

Ihre Elektronikklasse hat Ihnen wahrscheinlich das Hybrid-Pi-Modell beigebracht und Ihnen einige komplexe (aber genaue) Formeln für Verstärkung, Eingangswiderstand und Ausgangswiderstand der verschiedenen Verstärkertopologien gegeben. Es könnte Ihrem Verständnis helfen, einige einfachere, ungefähre Formeln zu haben. Diese stammen aus dem immer hilfreichen Art of Electronics von Horowitz und Hill.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Diese Formeln basieren auf den folgenden Annahmen, von denen einige austauschbar sein können:

• $\beta$ist groß

• $R_E >> r_e$

• Der Spannungsabfall am Basis-Emitter-Übergang ist konstant

• Der Kollektorstrom ist nicht zu groß

Als$R_E$kleiner wird, beginnt der inhärente Emitterwiderstand einen größeren Einfluss auf Ihre Verstärkung zu haben. Wenn der Kollektorstrom größer wird, verhält sich der Transistor weniger wie eine ideale Stromquelle. Hier ist die$r_\pi$Und$r_o$Begriffe aus dem Hybrid-Pi-Modell kommen hinzu. Insbesondere der übliche Fall eines umgangenen Emitterwiderstands (der Ihnen die benötigte hohe Verstärkung bietet) erfordert das Hybrid-Pi-Modell.

Wie Sie sehen können, ist die Verwendung von Vorwiderständen zur direkten Steuerung des Eingangswiderstands nicht erforderlich. Der Wert des Emitterwiderstands wird an der Basis multipliziert. Stellen Sie einfach sicher, dass Ihre Vorspannungswiderstände groß sind, und es sollte Ihnen gut gehen. Wie Sie vermutet haben, gibt Ihnen ein Verstärker mit gemeinsamem Kollektor den Ausgangswiderstand, den Sie benötigen.

Ich würde wahrscheinlich CE, CE, CC als den besten Ansatz betrachten, um zu der gewünschten Leistung zu führen, wobei Stufe 1 und Stufe 2 eine Verstärkung bieten, die insgesamt 150 ergibt. Ein weiteres mögliches Problem, das ich sehe, sind die Vorspannungspunkte für jede CE-Stufe, die Sie haben . Beispielsweise wird die Gleichspannung über den Emitterwiderständen normalerweise (Faustregel) auf 10% von Vcc eingestellt, aber es sieht so aus, als würden Sie die Basis mit 6 Volt über 20 k vorspannen - dies führt wahrscheinlich zu einer Emitterspannung von etwa 4 oder 5 Volt.

Angesichts der Tatsache, dass Vcc 12 Volt beträgt, scheint dies zu hoch zu sein. Verringern Sie daher die 6-Volt-Vorspannung auf vielleicht 2 Volt, und dies sollte die Emitter ungefähr auf etwa 1 bis 1,5 Volt einstellen. Als nächstes wählen Sie die Emitterwiderstände, um den Strom durch den Emitter einzustellen - vielleicht 1mA für die erste Stufe. Dies bedeutet, dass der Emitterwiderstand etwa 1k2 beträgt.

Wenn 1 mA durch den Kollektorwiderstand fließt, müssen Sie etwa 6 V "absenken" - dies bedeutet einen Kollektorwiderstand von 6 k, nicht 2 k, und dies sollte Ihnen mehr Verstärkung in der Front-End-Transistorstufe geben.

Step and Repeat mit wahrscheinlich 3 mA oder 4 mA Emitterstrom für die 2. Stufe.

Das ist nicht mein Fachgebiet. Aber ich denke, Sie sollten die grundlegende Operationsverstärkertopologie kopieren. Die erste Stufe sollte ein langschwänziges Paar sein. Die zweite Stufe kann ein CE-Spannungsverstärker sein, und die dritte Stufe kann ein Strompuffer (Emitterfolger) sein. Konzentrieren Sie sich auf hohe Verstärkung und Vorspannung für einen breiten Spannungshub. Sie können die genaue Verstärkung mit Feedback später einstellen. Nehmen Sie dies für das, was es wert ist. Ich hätte Schwierigkeiten, diese Aufgabe selbst zu erledigen, aber ich bin mir sicher, dass ich mit einem langschwänzigen Paar beginnen würde, gefolgt von einem gemeinsamen Emitter (darlinton, vielleicht?) Und von dort aus würde ich sehen, wie es läuft. Zehn Millionen Operationsverstärker können nicht irren.