Amplificator de semnal mic, joasă frecvență

În lucrare se determină amplificarea, rezistenţa de intrare şi rezistenţa de ieşire, la frecvenţe medii, pentru diferite etaje echipate cu un tranzistor bipolar şi se compară cu valorile teoretice. Se studiază de asemenea, influenţa condensatoarelor de cuplare şi decuplare asupra caracteristicii de frecvenţă în domeniul frecvenţelor joase.

1.OBSERVAŢII TEORETICE

Amplificator cu un tranzistor în conexiunea emitor comun

În fig. 1 este prezentată schema unui amplificator cu un tranzistor npn, în conexiuna emitor comun. Punctul static de funcţionare al tranzistorului este determinat de valorile rezistenţelor R3,R4,R6,R7 şi sursa Vcc, precum şi de parametrii tranzistorului βF şi VBE. Condensatorul CB permite aplicarea semnalului de la generator fără a modifica polarizarea bazei tranzistorului, iar condensatorul CE scurtcircuitează rezistenţa R7 începând de la o anumită frecvenţă.

Utilizând pentru tranzistor modelul Giacoletto, se obţine pentru etajul din fig.1, circuitul echivalent prezentat în fig. 2.

Caracteristica amplificare - frecvenţă va fi determinată de cele patru condensatoare din circuit Cb΄e, Cb΄c, CE, CB. În funcţie de aceste valori, răspunsul amplificatorului în frecvenţă poate fi împărţit în trei domenii:

-domeniul frecvenţelor medii, în care amplificarea este practic constantă;

-domeniul frecvenţelor joase, caracterizat printr-o reducere a amplificării datorită prezenţei condensatoarelor CE şi CB;

-domeniul frecvenţelor înalte, în care amplificarea scade datorită condensatoarelor Cb΄e şi Cb΄c.

Comportarea dinamică la frecvenţe medii

Circuitul echivalent al etajului din fig.1., valabil în domeniul frecvenţelor medii este prezentat în fig. 3.

Amplificarea în tensiune în modul este dată de relaţia

(1)

unde , (2)

iar V0 şi Vi sunt valori efective.

Dacă (3)

Parametrul nc are valori între 1 şi 2 după cum tranzistorul lucrează la nivel mic, respectiv nivel mare de injecţie.

Rezistenţa de intrare este dată de relaţia

(4)

Comportarea la frecvenţe joase

Coportarea la frecvenţe joase este determinată de condensatoarele CB şi CE, circuitul echivalent fiind prezentat în fig. 4.

Efectul condensatorului de cuplaj CB se poate pune în evidenţă considerând pentru CE o valoare care asigură o decuplare perfectă până la frecvenţe foarte joase. Frecvenţa corespunzătoare unei atenuări de 3 dB , numită frecvenţă limită inferioară este dată de relaţia

(5)

unde (6)

Efectul condensatorului de cuplare CE se determină considerând pentru CB o valoare suficient de mare, astfel încât să poată fi considerat scurtcircuit la frecvenţa cea mai joasă de lucru. Se obţine atunci următoarea expresie pentru frecvenţa limită inferoară

(7)

unde (8)

Dacă cele două efecte apar simultan, frecvenţa limită de jos va fi mai mare decât fiecare din frecvenţele şi , dar nu depăşeşte suma lor.

Etaje cu impedanţă mare de intrare

În cazul în care rezistenţa din emitor nu este decuplată se obţine un etaj cu sarcina distribuită. Impedanţa de intrare se măreşte, iar amplificarea scade.