Расчёт и построение частотных характеристик трёхкаскадного усилителя переменного тока. Схема усилительного каскада с RC-связями: составление схем замещения, определение передаточных функций. Сравнительный анализ схем усилителей аналогичного назначения.
Аннотация к работе
При проектировании усилительных устройств значительное внимание уделяется расчету и анализу электрических многокаскадных усилителей.URK2 min=Uп-2?Umн - Uбэз-Uкэ2. Urk2 min(h21эз 1)/Іэзмах=Rэз(Si-1). Тогда транзистор должен отвечать следующим требованиям: Ікмах доп>Umвых(2/Rн)=0,43 А; По полученным данным, по справочнику выбирают транзистор КТ 815А со следующими параметрами: Uкэ=40 В; Ікмах=1,5 А; Рк=10Вт h21э=40; fгр=5 МГЦ. По полученным данным по справочнику выбирают транзистор КТ 503Б со следующими параметрами: Uкэ max доп =25 В;При проектировании усилителей переменного тока необходимо правильно выбирать элементы межкаскадной связи, поскольку именно эти элементы в большей степени определяют полосу пропускания усилителя. Поэтому методику их расчета рассмотрим на примере усилителя на биполярных транзисторах, выполненного по схеме с общим эмиттером. Схема транзисторного каскада с элементами RC-связи приведена на рисунке 1. В приведенной на рисунке 2 схеме многокаскадного усилителя переменного тока первый и второй каскады усиления выполнены по схеме с общим эмиттером, при этом в каждом из них использована последовательная ООС по току нагрузки для обеспечения температурной стабилизации режима покоя.Рисунок 2 - Схема замещения усилительного каскада с RC-связями на транзисторе VT1 эквивалентное сопротивление входного делителя по переменному току выполненный но резисторах и ; представляет выходное сопротивление схемы на рисунке 2а); Рисунок 3-Схема замещения усилительного каскада с RC-связями на транзисторе VT2 эквивалентное сопротивление входного делителя по переменному току выполненное на резисторах и ;Для этого воспользуемся эквивалентной схемой на рисунке 2. Для упрощения расчета будем выполнять условие свойства одно направленности передачи сигнала и разнесении постоянных времени, тогда схема на рисунке 2 разбивается на 2-е (рисунок 5). Составляем передаточную функцию для первой схемы на рисунке 5 в операторной форме: , где , Составляем передаточную функцию для второй схемы на рисунке 5 в оперативной форме: Где Для упрощения расчета будем выполнять условие свойства одно направленности передачи сигнала и разнесении постоянных времени, тогда схема разбивается на 2-е (рисунок 6). Составляем передаточную функцию для первой схемы на рисунке 6 в оперативной форме: , где , Составляем передаточную функцию для второй схемы на рисунке 6 в оперативной форме: трехкаскадный усилитель частотный схемаСхема интегрирующей RC цепи приведена на рисунке 9. Рисунок 9 - Схема интегрирующей RC-цепи ЛАЧХ RC-цепи имеет вид, представленный на рисунке 10а. Схема дифференцирующей CR-цепи приведена на рисунке 11. ЛАЧХ CR-цепи имеет вид, представленный на рисунке 12а. а) б)Требования к современным усилителям настолько высоки, что их невозможно обеспечить одним каскадом усиления. Действительно, большое входное сопротивление обеспечивает входной каскад с малым усилением, большой усиления - маломощные промежуточные каскады, заданную мощность в нагрузке - мощный выходной каскад. В многокаскадном усилителе выход предыдущего каскада соединяется с выходом последующего. Конденсаторную связь применяют для подключения источника сигнала ко входу ИС, выходу ИС к нагрузке или для связи отдельных усилителей меду собой.
Требования к современным усилителям настолько высоки, что их невозможно обеспечить одним каскадом усиления. Действительно, большое входное сопротивление обеспечивает входной каскад с малым усилением, большой усиления - маломощные промежуточные каскады, заданную мощность в нагрузке - мощный выходной каскад. Ввиду этого усилительные устройства почти всегда оказываются многокаскадными.
В многокаскадном усилителе выход предыдущего каскада соединяется с выходом последующего. Связь каскадов осуществляется через конденсатор, трансформатор или непосредственно.
В усилителях, выполненных в виде интегральных схем, возможны непосредственные связи меду каскадами. Трансформаторную связь используют
В избирательных усилителях, а реализуется она на частично включенном резонансном контуре. Конденсаторную связь применяют для подключения источника сигнала ко входу ИС, выходу ИС к нагрузке или для связи отдельных усилителей меду собой.
Достоинство каскадных усилителей проявляется при их использовании для усилителей высокочастотных радиосигналов. Благодаря уменьшению паразитной обратной связи, которая имеет место в однокаскадных усилителях, в каскадных значительно уменьшаются собственные высокочастотные шумы, обеспечивается устойчивость. Поэтому каскадные усилители используют в качестве входных каскадов малошумящих высокочастотных усилителей.
Список литературы
1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И., Аналоговая и цифровая электроника. М.: Радио и связь , 1996 . 768 с.
2. Ежов Ю.А. Справочник по схемотехнике усилителей. - М.:И П Радио Софт, 2002.- 272с.:ил.
3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1990.512с.
4. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник - 2-е изд. /А.А Зайцев и др.; под ред. А.В Голомедова.-М.: Радио и связь, КУБК-а, 1995.-384с.
5. Полупроводниковые приборы транзисторы средней и большой мощности: Справочник 3-е изд./А.А Зайцев и др.; под ред. А.В. Голомедова. -М.: КУБК - а,1995.-640с.