Двухкаскадный усилитель постоянного тока.

 В статье усилитель постоянного тока на кт315 рассматривался расчёт инвертирующего усилителя постоянного тока. Для того чтобы создать неинвертирующий усилитель с большим коэффициентом усиления можно соединить каскадно два инвертирующих усилителя но для использования, в этом случае, схемы из предыдущей статьи необходимо пересчитать сопротивления резисторов делителя задающего положение рабочей точки транзистора. В схеме из предыдущей статьи рабочая точка находилась посередине нагрузочной характеристики. Сдвинем рабочую точку вниз по нагрузочной прямой так чтобы напряжение Uкэ, при отсутствии сигнала на входе, было максимальным.

Рисунок 1 - Выходные характеристики, нагрузочная прямая и рабочая точка

 Если на вход подать сигнал то рабочая точка сдвинется вверх по нагрузочной прямой и напряжение Uкэ уменьшится следовательно уменьшится и напряжение на выходе так как Uкэ это и выходное напряжение. Если выход одного такого усилителя подключить ко входу другого такого же то уменьшение напряжения на выходе первого будет создавать увеличение напряжения на выходе второго. Выберем напряжение Uбэ так чтобы ток базы был равен нулю и   транзистор был закрыт.

Рисунок 2 - Входная характеристика транзистора кт315Б для схемы с ОЭ

Из входной характеристики видно что при Uбэ=0.1В ток базы будет равен нулю даже если Uкэ=0В. Выберем Uбэ=0.1В.

Рисунок 3 - Схема инвертирующего усилителя

Напряжение на выходе, на самом деле, будет немного меньше напряжения питания так как закрытый транзистор обладает небольшой проводимостью. Выберем ток делителя таким же как и в схеме из предыдущей статьи Iд=0.09мА. Рассчитаем сопротивления резисторов делителя (приняв Iд1=Iд2=Iд=0.09мА=0.00009А):

Подберем сопротивления резисторов из стандартного ряда сопротивлений (или подберем резисторы из имеющихся с ближайшими значениями сопротивлений): Rд1=56кОм, Rд2=1,5кОм. 

Другая схема двухкаскадного усилителя

Как было выяснено, схема приведенная выше не производит усиление если напряжение на входе меньше 0.6В, если больше 0.6В но меньше 5В то усиление происходит до 5В (возможно схема работает только в очень узком диапазоне входных напряжений около 0.6В), поэтому она была немного изменена:    

Рисунок 5 - Схема двухкаскадного усилителя постоянного напряжения

Выберем ток базы:

используя входную характеристику:

Рисунок 6

Выберем ток Iд1 в 10 раз больше тока базы:

Рассчитаем, по первому закону Кирхгофа, ток Iд2:

Напряжение Uбэ1 найдено из входной характеристики (рисунок 6) по току базы Iб1:

Рассчитаем, по закону Ома, сопротивление резистора Rд2 и подберем подходящее из стандартного ряда:

Рассчитаем сопротивление резистора Rд1:

Найдем ток коллектора транзистора VT1:

h21э=120 - коэффициент передачи тока транзистора в схеме с общим эмиттером.
Найдем напряжение Uкэ1:

Rк1=1000Ом - сопротивление резистора в Rк1 (как в предыдущей схеме).

Выберем напряжение на выходе:

Рассчитаем ток коллектора транзистора VT2:

Uп=5В - напряжение питания.
Найдем ток базы второго транзистора (VT2):

Из входной характеристики:

Рисунок 7

найдем напряжение Uбэ2:

Найдем напряжение на резисторе Rэ2:

По закону Ома, найдем сопротивление резистора Rэ2:

Ниже приведены фотографии собранного усилителя.
Измерение напряжения на выходе:

Измерение напряжения на входе:

Напряжение на вход подавалось с источника питания через резисторы.
Было проведено три измерения, результаты занесены в таблицу:

Uвх - напряжение на входе, Uвых - напряжение на выходе, KU - коэффициент усиления по напряжению. Из таблицы видно что коэффициент усиления по напряжению увеличивается при увеличении напряжения на входе, но возможно и такому усилителю найдется применение.