Анализ схемы многокаскадного усилителя переменного сигнала; расчет параметров активных и пассивных функциональных элементов. Исследование их свойств в среде виртуальной электронной лаборатории Electronics WorkBench, сравнение с расчетными параметрами.
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 (УНЧ), предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью усилителей низкой частоты является то, что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней частоте велико и обычно составляет десятки раз. Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить заданный диапазон частот электрических колебаний.Назначением усилителей низкой частоты в конечном итоге состоит в развитии на нагрузке выходного устройства требуемой мощности усиливаемого сигнала. 3.1, показывает, что структурно она состоит из входного, промежуточного и выходного каскадов усиления (рис. Входной каскад усиления, собранный на биполярном транзисторе VT1, обеспечивает непосредственную связь источника сигнала и усилительного устройства. Каскад промежуточного усиления, собранный на биполярном транзисторе VT2, реализует функцию буферного каскада между входным и выходным каскадами усиления, а обеспечивает основное усиление входного сигнала. Оба каскада выполнены по схеме с общим эмиттером, которая обладает высоким коэффициентом усиления по напряжению и мощности, сравнительно большим входным сопротивлением и допускает использование одного общего источника питания Е„.Расчет многокаскадного усилителя сводится к последовательному расчету каскадов усиления и их функциональных элементов.Максимальный эмиттерный ток транзистора VT3 определим в предположении, что на рабочей частоте резисторы RЭ3 и RH включены параллельно Поскольку для каскада на транзисторе VT3 сопротивление Rб = Rk2, то получаем: (3.1.5) 61], выбираем транзистор КТ815А, который имеет следующие предельные эксплуатационные параметры: - постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ = 40 В; Полагая, что падение напряжения URЭ2 = 2 В, ИБЭ3 = 0,8 В и коэффициент нестабильности S = 5, а также учитывая выражение для минимального напряжения на резисторе RK2 (3.1.2), найдем значение резистора в цепи эмиттера транзистора VT3: (3.1.9) Сопротивление нагрузки каскада на транзисторе VT2 по переменному току определяем из условия параллельного включения резисторов RH3 И RK2, образующих апериодическую нагрузку второго каскада RHVT2: , где (3.3.2)Рассчитаем элементы цепей межкаскадной связи и цепей местной отрицательной обратной связи. При расчете емкости конденсаторов схемы трехкаскадного усилителя полагаем, что разделительные конденсаторы и конденсаторы цепи авто смещения формируют значение нижней частоты fн а конденсатор цепи обратной связи Сос - значение FB усилителя. Известно, что для усилителей с RC - цепями при расчете указанных элементов можно использовать следующие выражения: (3.4.7)Рассчитаем цепи общей отрицательной обратной связи. Трехкаскадный усилитель без цепей обратной связи имеет суммарный коэффициент усиления Отсюда определяем: сопротивление резистора цепи обратной связи Используя Electronics Workbench, смоделировал схему усилительного устройства, которое представлено на рисунке 2.
План
Содержание
Введение
1. Подстановка задачи
2. Анализ схемы многокаскадного усилителя переменного сигнала
3. Электрический расчет многокаскадного усилителя
3.1 Расчет выходного каскада усилителя
3.2 Расчет промежуточного каскада усилителя
3.3 Расчет входного каскада усилителя
3.4 Расчет элементов цепи межкаскадных связей и местной ООС
3.5 Расчет элементов общей цепи ООС
4. Исследование свойства трехкаскадного усилителя в среде виртуальной лаборатории Electronics Work Bench
Выводы
Список литературы
Введение
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 (УНЧ), предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью усилителей низкой частоты является то, что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней частоте велико и обычно составляет десятки раз.
Усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы в диапазоне частот от нуля до высшей рабочей частоты. Они позволяют усиливать как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.
Избирательные усилители, усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней частоте. Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полоса частотного диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки таких усилителей колебательного контура. В связи с этим избирательные усилители часто называют резонансными.
Широкополосные усилители, усиливающие очень широкую полосу частот. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. Часто широкополосные усилители называют видео усилителями. Кроме своего основного назначения, эти усилители используются в устройствах автоматики и вычислительной техники.
1. Постановка задачи
В соответствии с принципиальной схемой многокаскадного усилителя, предложенной в техническом задании на курсовую работу, требуется рассчитать параметры активных и пассивных элементов каждого каскада и сделать предложения по их спецификации.
Провести исследование основных свойств усилителя в среде виртуальной электронной лабораторий Electronics Work Bench и сравнить их с параметрами функциональных элементов, полученных расчетным путем. В частности, экспериментально оценить коэффициент усиления трехкаскадного усилителя без ОСС и при использовании цепи общей обратной связи.
Список литературы
1. Проанализирована схема усилительного устройства, результаты которого показали, что эта схема имеет типовую структуру, состоит из стандартных каскадов, в каждом их которых используются транзисторы n-p-n типа, включенные по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Выходной каскад представляет собой эмиттерный повторитель.
2. Применительно к исходным данным, используя предложенные формулы, приведен расчет значений каждого элемента усилительного устройства. Были выбраны значения резисторов и конденсаторов в соответствии со стандартом спецификаций, которые были использованы в процессе моделирования.
3. Используя электронную лабораторию electronics workbench 5.12, была смоделирована схема трехкаскадного усилителя. Результаты моделирования указали на работоспособность данной схемы, а измерительные приборы, которые были использованы в процессе моделирования, показали правильность выбора режимов работы активных элементов. По амплитудам входных и выходных напряжений был определен коэффициент усиления смоделированного устройства, который по своим значениям близок к расчетному значению.
Список литературы
1. Аналоговые и цифровые интегральные схемы / С.В. Якубовский, Н.А. Барканов, Б.П. Кудряшов; Под ред. С.В. Якубовского.- М.: Сов. Радио, 1979.
2. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств: Учебное пособие для вузов. М: Высшая школа, 1989.
3. Интегральные микросхемы: Справочник. / Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин, Ю.Н. Смирнов и др.; Под ред. Б.В. Тарабрина- М.: Радио и связь, 1984.
4. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC Лабораторный практикум на базе Electronis Workbench и MATLAB. Издание 5-е. - М.: Солон-Тресс, 2004.
5. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гурова А.П. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под ред. О.П. Глуднина. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
6. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Справочник / Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989.
7. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Справочник/ Под общ. Ред. Н.Н. Горюнова. -2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
9. Функциональные устройства на микросхемах. / В.З. Найдеров, А.И. Голованов, З.Ю. Юсупов и др.; Под ред. В.З. Найдерова - М.: Радио и связь, Ю. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах. Т 2. пер с англ. - Изд. 3-е, стереотип. М.: Мир, 1986.
11. Цифровые и аналоговые интегральные схемы: Справочник / СВ. Якубовский, Л.И. Нисельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. СВ. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.
