Характерные особенности современных электронных усилителей. Назначение и классификация устройств для усиления мощности. Сущность схемы резистивного усилительного каскада. Определение падения напряжения на коллекторном резисторе в состоянии покоя.
Аннотация к работе
Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены. Усилители различаются по характеру усиливаемых сигналов: усилители гармонических сигналов, импульсные усилители и т. д. Однако одним из наиболее существенных классификационных признаков является диапазон частот электрических сигналов, в пределах которого данный усилитель может удовлетворительно работать. По этому признаку различают следующие основные типы усилителей: - усилители низкой частоты, предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц.Тип транзистора: МП40 h11э: 900 Ом h12э: 8*10^-3 Ом h21э: 30 h22э: 60*10^-6Усилителем называется устройство, которое позволяет получить электрические колебания большей мощности, чем мощность колебаний, управляющих его работой. Получаемая от усилителя энергия электрических колебаний создается за счет расхода энергии источника питания усилителя. Преобразователем энергии постоянного тока источника питания в энергию усиленных колебаний служит электронная лампа или транзистор, которые управляются усиливаемыми колебаниями. Для обеспечения блоков аппаратуры выходными напряжениями (токами) заданного номинала и качества используется источник питания. На усилитель мощности поступает сигнал от источника поступает через разделительную емкость (Ср) с входного усилителя (ВУ), который служит для обеспечения заданного входного сопротивления (Rвх).В зависимости от режима работы выходного каскада усилители делятся на: • класс, или режим «A» - режим работы, в котором каждый активный прибор (лампа или транзистор) выходного каскада всегда работает в линейном режиме. Все линейные однотактные усилители работают в режиме А. • класс «B» - режим работы двухтактного каскада, в котором каждый активный прибор воспроизводит с минимальными искажениями сигнал одной полярности (либо только положительные, либо только отрицательные значения входного напряжения). • класс «D» - режим работы каскада, в котором активный прибор работает в ключевом режиме. Совершенствование базовых схем в режимах А, AB, B и D породило целый ряд новых «классов», от «класса АА» до «класса Z».Схема состоит из предварительного усилителя, построенного на операционном усилителе, и оконечного каскада, являющегося усилителем мощности, охваченных цепью общей отрицательной обратной связи (ЦООС). Порядок расчета: 1) Определяем падение напряжения на коллекторном резисторе в состоянии покоя: Uk=Ik*Rk=0,001*4300=4,3 В 4) Рассчитываем напряжение питания схемы как сумму трех напряжений: Ek=Ukэ Uk Uэ=5 4,3 1,5=10,8 5) Определяем падение напряжения на резисторе R2, делителя как сумму двух напряжений: U2=Uэ UБЭ=1,5 0,2=1,7 6) Определяем падение напряжения на резисторе R1 как разность напряжений питания Ек и падения напряжения на резисторе R2: U1=Ek-U2=10,8-1,7=9,1В ходе выполнения проекта была разработана схема электрическая структурная, схема электрическая принципиальная, произведен сравнительный анализ существующих схем усилителей. Проведены расчеты оконечного каскада мощного усиления, определены коэффициенты усиления отдельных каскадов и усилителя в целом. Работа демонстрирует основы расчета усилителя низкой частоты, что позволяет достичь полного согласования нагрузки (входного сопротивления последующего каскада) с выходным сопротивлением транзистора, а, следовательно, максимального усиления мощности в каждом каскаде.
Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены. Усилители различаются по характеру усиливаемых сигналов: усилители гармонических сигналов, импульсные усилители и т. д. Также они различаются по назначение, числу каскадов, роду электропитания и другим показателям. Однако одним из наиболее существенных классификационных признаков является диапазон частот электрических сигналов, в пределах которого данный усилитель может удовлетворительно работать. По этому признаку различают следующие основные типы усилителей: - усилители низкой частоты, предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью УНЧ является то, что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней велико и обычно составляет не менее нескольких десятков.
- усилители постоянного тока - усиливающие электрические сигналы в диапазоне частот от нуля до высшей рабочей частоты.
- избирательные усилители - усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней.
- широкополосные усилители, усиливающие очень широкую полосу частот. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения.
Современные усилители низкой частоты выполняются преимущественно на биполярных и полевых транзисторах в дискретном или интегральном исполнении, причем усилители в микроисполнении отличаются от своих дискретных аналогов, главным образом, конструктивно-техническими особенностями.
Вывод
Целью курсового проекта являлись разработка, составление и расчет схемы усилителя низкой частоты. В ходе выполнения проекта была разработана схема электрическая структурная, схема электрическая принципиальная, произведен сравнительный анализ существующих схем усилителей. Проведены расчеты оконечного каскада мощного усиления, определены коэффициенты усиления отдельных каскадов и усилителя в целом. Рассчитаны значения сопротивлений и емкостей схемы, на базе которых проведен выбор стандартных резисторов и конденсаторов, составлен перечень элемен???.
Из проведенной работы следует, что полученная частотная характеристика расчетной схемы полностью удовлетворяет условиям задания. Работа демонстрирует основы расчета усилителя низкой частоты, что позволяет достичь полного согласования нагрузки (входного сопротивления последующего каскада) с выходным сопротивлением транзистора, а, следовательно, максимального усиления мощности в каждом каскаде. Спроектированный усилитель должен питаться от двух источников питания, т.к. ОУ питается от двухполярного источника, а фазоинверсный и оконечный каскады от однополярного. Это затрудняет использование усилителя в переносных устройствах. Схема настраивается относительно несложно. Расчет частотной характеристики усилителя показал, что частотные искажения в полосе пропускания усилителя не превышают значений заданных в техническом задании.
Список литературы
1. Хиленко В.И. Основы радиоэлектроники: Учебник.- 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1983.
2. Буланов Ю.А., Усов С.А. Усилители и радиоприемные устройства. - М.:. Высшая школа, 1980.
3. Арес??? К.А., Яковенко Б.С. Основы электроники: Учебное пособие для техникумов.- М.: Радио и связь, 1988.
4. Гольцев В.Р., Богун В.Д., Хиленко В.И. Электронные усилители. - М.: Высшая школа, 1990.
5. Вайсбурд Ф.И., Панаев, Г.А., Савельев Б.Н. Электронные приборы и усилители.- М.: Радио и связь, 1987.