Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах. Расчет разделительных конденсаторов и емкости шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера. связи между отдельными усилительными каскадами. Оценка предельных параметров и выбор транзистора.
Аннотация к работе
Одна из основных функций, реализуемых аналоговыми устройствами, это усиление. В настоящее время знание принципов использования электронных приборов для усиления, генерирования, преобразования электрических сигналов и владение методами анализа и расчета электронных цепей приобретает особую актуальность с развитием микроэлектроники. Электронные усилители являются одними из наиболее важных и широко используемых устройств в системах передачи и обработки различной информации, представленной с помощью электрических сигналов. В зависимости от того, какой параметр входного сигнала требуется увеличить с помощью усилительного каскада, различают усилительные каскады напряжения, тока и мощности.УУ называется устройство, предназначенное для повышения (усиления) мощности входного сигнала. Усиление происходит с помощью активных элементов за счет потребления мощности от источника питания.Транзистором называют полупроводниковый прибор, в котором изменение входного электрического сигнала приводит к изменению сопротивления выходной цепи транзистора. На рисунке 1а показано условное графическое и буквенное обозначение таких транзисторов на электрических схемах. Цепь "коллектор-эмиттер" транзистора является силовой цепью, в которую включается резистор коллекторной нагрузки Р, а цепь "база-эмиттер" называют управляющей цепью, к которой подводится усиливаемый электрический сигнал. На входные и выходные характеристики транзистора (смотреть рисунок 2, а и б) существенно влияет температура нагрева транзистора. Поскольку биполярный транзистор управляется током, ввиду малости входного сопротивления транзистора, включенного по схеме с ОЭ, ток покоя в коллекторной цепи Г (смотреть рисунок 2, а) задается соответствующей величиной тока базы сигнала, вносимых транзистором в режиме усиления.Амплитудная характеристика определяет зависимость амплитуды или действующего значения при синусоидальном входном сигнале выходного напряжения от амплитуды или действующего значения входного напряжения при постоянной частоте входного сигнала. Линейная зависимость между Uвых и Uвх (участок 1-2) сохраняется до тех пор, пока смещение рабочей точки на входной характеристике транзистора относительно точка покоя П осуществляется по ее линейному участку (в окрестности точки П на рисунке 2, б). Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя представляет собой зависимость модуля коэффициента усиления К от частоты усиливаемого сигнала при постоянстве значения входного сигнала. Общий вид ее для усилителя с разделительными конденсаторами, т.е. с конденсаторной связью, показан на рисунке 5. Нелинейность АЧХ обусловлена наличием в схеме усилителя элементов (в частности, конденсаторов и транзистора), параметры которых зависят от частоты.Можно выделить следующие типы связи между отдельными усилительными каскадами: гальваническую (непосредственную); емкостную (с помощью RC0 цепочек); трансформаторную; с помощью частотно-зависимых цепей; оптронную.На практике ни один усилитель не используется без обратной связи (ОС). На рисунке 6 пока структурная схема усилителя с ОС, где электрический сигнал с выхода усилителя с коэффициентом усиления К через звено ОС с коэффициентом передачи ? поступает обратно на вход усилителя. Если электрический сигнал после звена ОС пропорционален выходному напряжению, то в усилителе используется обратная связь по напряжению; если сигнал на выходе звена ОС пропорционален току в выходной цепи, то используется ОС по току. В первом случае напряжение с выхода звена ОС включается последовательно с напряжением источника входного сигнала (рисунок 7, а) во втором - параллельно (рисунок 7, 6). В усилителях в основном используется отрицательная обратная связь (ООС), введение которой позволяет улучшить почти вое характеристики усилителей.2.1 Технические условия и характеристики для расчета Технические условия и характеристики для проектирования маломощного низкочастотного усилителя взяты в соответствии с индивидуальным заданием курсового проекта (Варианта 1). В таблице 1 приведены данные для расчета каскада усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. Схема транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером представлена на рисунке 9. Расчет каскада усилителя будет выполнен в три этапа: оценка предельных параметров работы каскада и выбор транзистора;К предельным параметрам транзистора относятся: 1) максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, которое выбирается из соотношения Uкэмах = 1,2 * Ек и в нашем случае равно: Uкэмах ? 1,2 ?11= 13,2 В. 2) ток коллектора рекомендуется выбирать в пределах от 1МА до 3 МА, так как, токи в коллекторной цепи усилителей малой мощности довольно низкиеЭтой точке соответствует постоянный ток базы транзистора - Ібп и напряжение между базой и эмиттером - Uбэп, которые соответственно равны: Ібп = 0,19 МА Uбэп = 0,5В На оси напряжения Uбэ определим минимальное Uбэмин и максимальное Uбэмакс значения напряжения, отложив в обе стороны отрезки равные Umвх. Опуская перпендикулярна гор
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Аналитический обзор
1.1 Классификация усилителей
1.2 Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах
1.3 Амплитудная и амплитудно-частотная характеристики
1.4 Типы связи между отдельными усилительными каскадами
1.5 Обратная связь
2 Расчет транзисторного усилителя
2.1 Оценка предельных параметров и выбор транзистор