DSCF0794 (2)

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne 169

Wzmacniacze te są przeznaczone do wzmacniania mocy sygnałów przemiennych w zakresie pasma częstotliwości do 100 kHz. Schemat prostego tranzystorowego wzmacniacza niskich częstotliwości przedstawiono na rys. 1. Wzmacniacz ten składa się z dwóch tzw. stopni wzmacniających. W pierwszym stopniu, zwanym przedwzmacniaczem, następuje wzmocnienie napięciowe sygnału wejściowego. W drugim stopniu, zwanym stopniem końcowym. następuje wzmocnienie mocy sygnału i dopasowanie rezystancji wyjściowej wzmacniacza do rezystancji obciążenia.

Projektowanie napięciowego stopnia wzmacniającego powinno być poprzedzone właściwym doborem punktu pracy tranzystora T1. W odróżnieniu od zastosowań przełączających punkt pracy tranzystora dobierany jest w obszarze jego pracy liniowej. Dla uzyskania możliwie szerokiego zakresu zmian napięcia wyjściowego i jednocześnie niskiego poziomu zniekształceń nieliniowych punkt pracy A tranzystora (rys. 2) dobierany jest tak, aby napięcie kolektora było w przybliżeniu równe połowie napięcia zasilania U_b.

Punkt pracy tranzystora napięciowego stopnia wzmacniającego powinien być dobrany w taki sposób, aby napięcie wyjściowe tego stopnia miało składową stałą o wartości w przybliżeniu równej połowie napięcia zasilania stopnia.

Właściwy punkt pracy może być dobrany przez zmianę rezystancji rezystora nastawnego R2 (rys. 1).

Dla tak dobranego rezystora zmianom napięcia wejściowego AU i w granicach ±0,03 V odpowiada zmiana napięcia wyjściowego AU₂ w granicach ±2,7 V. Gdyby nominalny punkt pracy U_ce = 4,5 V został dobrany np. na poziomie 7,0 V, to wówczas napięcie wyjściowe wzmacniacza uległoby ograniczeniu wynikającemu z faktu, że napięcie wyjściowe nie może być wyższe niż nominalne napięcie zasilania (U_b = 9,0 V). W wyniku ograniczenia sygnału pojawiają się zniekształcenia sygnału wyjściowego, zwane zniekształceniami nieliniowymi. Zniekształcenia te mogą powstać również wówczas, gdy punkt pracy wzmacniacza przesunie się poza obszar wyznaczony przez punkty A, i A₂ na prostej obciążenia wpisanej w charakterystykę wyjściową tranzystora (rys. 2). Prosta obciążenia jest prostą przechodzącą przez dwa charakterystyczne punkty położone na charakterystyce wyjściowej tranzystora (rys. 2). Jeden z punktów jest położony na osi U_Ce> drugi na osi /c- Odcięta punktu przecięcia przez prostą obciążenia osi U_CE jest równa nominalnemu napięciu zasilania l/_b. Rzędna punktu przecięcia przez prostą obciążenia osi /_c jest równa teoretycznej wartości prądu maksymalnego, który może popłynąć przez obciążenie w warunkach gdy U_CE = 0 (rys. 1 i rys. 2). Obszary pracy wykraczające poza te punkty leżą zbyt blisko punktu przegięcia charakterystyki (punkt A,) lub zbyt blisko nieliniowej części charakterystyki wejściowej tranzystora (punkt A₂).

O,* 9V

f] R4 f	1C2 R6 f
J 4,7kQ\|	J25//F 15kol

V1: BC107 V2: BC140 z radia- R1 torem 100 kQ

.C1..25//F

^l,+ R2? 10 kpy

^u' - 4

0.6V₍

E 4^5V j

R3 f¹15 kQ I

l ^R5 f³

I ⁰³ *

J 5Q//F]

przedwzmacniacz

■--1 stopień —

dopasowanie rezystancji |

Rys. 1. Schemat prostego, dwustopniowego wzmacniacza tranzystorowego niskich częstotliwości

Rys.

2. Ilustracja obszaru pracy wzmacniacza niskich częstotliwości z tranzystorem typu BC107

Wzmacniany sygnał (napięcie wejściowe) doprowadzany jest do bazy tranzystora T1 przez kondensator C1. Sprzężenie pojemnościowe umożliwia wyeliminowanie wpływu składowej stałej sygnału sterującego na położenie punktu pracy tranzystora T1. Jednocześnie wywołuje to efekt ograniczenia dolnej częstotliwości granicznej wzmacniacza wynikający z dużej impedancji sprzężenia pojemnościowego w zakresie niskiej częstotliwości.