111Equation Chapter 1 Section 1На рисунке 1 приведена схема усилительного каскада. Опишем назначение элементов схемы:
VT – активный элемент усилителя;
R1, R2 – сопротивления, обеспечивающие выбор рабочей точки транзистора;
Rk – нагрузка по постоянному току.
Re – обеспечивает ООС, и как следствие, температурную стабилизацию;
Rн – нагрузка усилительного каскада;
Cc – разделяющий конденсатор, ограничивает прохождение постоянной составляющей сигнала
Ce – элемент, обеспечивающий отсутствие ООС по переменному току;
Cн – емкость нагрузки.
Параметры всех элементов схемы приведены в таблице 1.
Рисунок 1 – Схема усилительного каскада
Таблица 1 - Параметры схемы
R1 | R2 | Rс | Re | Rн | Rг | C1 | Cc | Ce | Cн |
кОм | кОм | кОм | кОм | кОм | кОм | мкФ | мкФ | мкФ | пФ |
18 | 3,9 | 2 | 0,47 | 3,6 | 0,7 | 1,0 | 1,5 | 110 | 50 |
Тип транзистора: КТ503В
Необходимо составить эквивалентную схему усилительного каскада в области средних частот (СЧ), и определить коэффициент усиления K0.
В области средних частот сопротивления конденсаторов Cc, Ce малы, следовательно, на эквивалентной схеме они будут закорочены. Также, закорачиваем и источник постоянного напряжения Е.
Эквивалентная схема усилительного каскада в области СЧ приведена на рис. 3.
Рисунок 2 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения числителя формулы Мезона
Рисунок 3 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения знаменателя формулы Мезона
Коэффициент усиления K0 в области СЧ определим по формуле:
| 212* MERGEFORMAT (.) |
Коэффициент усиления в дБ:
| 313* MERGEFORMAT (.) |
Типовые значения h-параметров для заданного транзистора:
h11e = 1,4 кОм;
h21e = 75…135, для удобства расчета, принимаем h21e = 100;
Таким образом, коэффициент усиления K0 в области СЧ будет равен:
дБ
ОБЛАСТЬ НИЗШИХ ЧАСТОТ
С понижением частоты реактивные сопротивления конденсаторов C1, Ce и Cc увеличиваются (1.3), и их нужно учитывать:
| 414* MERGEFORMAT (.) |
Так, конденсатор Cc оказывает сопротивление выходному сигналу, C1 – входному сигналу, уменьшается шунтирующее действие конденсатора Ce на резистор Re, что уменьшает коэффициент усиления на низкой частоте (НЧ).
При частоте, близкой к нулю, эквивалентная схема каскада будет выглядеть так, как показано на рис. 4.
Рисунок 4 – Эквивалентная схема усилительного каскада на низкой частоте.
Частотные искажения, вносимые конденсаторами входной цепи C1, и связи Cc определяется выражением:
, | 515* MERGEFORMAT (.) |
где f – частота;
– постоянная времени;
Для входной цепи постоянная времени равна:
, | 616* MERGEFORMAT (.) |
где Rвх – входное сопротивление каскада;
Для конденсатора связи постоянная времени равна:
, | 717* MERGEFORMAT (.) |
Частотные искажения, вносимые эмиттерной цепью определяются из выражения:
| 818* MERGEFORMAT (.) |
где g=ReCe ; a=ReSes , где Ses – сквозная характеристика эмиттерного тока, равная:
| 919* MERGEFORMAT (.) |
кОм
с.
Данные расчета заносим в таблицу 2, изменяя частоту от 5 Гц до 60 Гц.
Результирующие частотные искажения определяются как произведение полученных частотных искажений:
, и с их учетом рассчитаем коэффициент усиления при изменении частоты:
| 10110* MERGEFORMAT (.) |
или
| 11111* MERGEFORMAT (.) |
Таблица 2 – Расчет АЧХ на низкой частоте
f, Гц | 5 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
M1 | 1,00 | 1,00 | 1,00002 | 1,00007 | 1,00016 | 1,00029 | 1,00045 | 1,00101 | 1,00179 | 1,00280 |
M2 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,001 | 1,003 | 1,006 | 1,009 | 1,020 | 1,035 | 1,054 |
M3 | 9,531 | 5,920 | 3,436 | 2,008 | 1,544 | 1,334 | 1,223 | 1,101 | 1,055 | 1,033 |
MH | 9,531 | 5,920 | 3,437 | 2,011 | 1,549 | 1,342 | 1,234 | 1,124 | 1,094 | 1,093 |
KH | 5,607 | 9,026 | 15,547 | 26,569 | 34,497 | 39,818 | 43,301 | 47,558 | 48,854 | 48,910 |
KH,дБ | 14,974 | 19,110 | 23,833 | 28,487 | 30,756 | 32,002 | 32,730 | 33,544 | 33,778 | 33,788 |
ОБЛАСТЬ ВЫСШИХ ЧАСТОТ
Эквивалентная схема каскада для высоких частот (ВЧ) не будет содержать конденсаторов C1, Ce и Cc, так как их сопротивления на высокой частоте близко к нулю.
Но, на высоких частотах, нужно учитывать емкость монтажа, Cм, межэлектродную емкость Ссе, а также, емкость нагрузки Cн.
Эквивалентная схема на ВЧ будет иметь вид, представленный на рис. 5.
Рисунок 5 – Эквивалентная схема каскада в области высоких частот
Определим частотные искажения каскада в области ВЧ:
| 12112* MERGEFORMAT (.) |
где fh21e – граничная частота транзистора, в схеме с общим эмиттером;
τB=RC ;
С=Сce+CM+CH;
fh21e – справочное значение, равное 1 мГц;
Емкость Сce, – справочное значение, равная 20 пФ;
Емкость СМ принимаем равной 5 пФ.
кОм
Ф
С
Используя выражение (1.11), вычислим частотные искажения в диапазоне частот 50…800 кГц, данные расчета приведены в табл. 3.
Таблица 3 - Расчет АЧХ на высокой частоте
f, кГц | 50 | 100 | 500 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 9000 |
MВ | 1,000 | 1,000 | 1,005 | 1,027 | 1,181 | 1,596 | 2,322 | 3,341 | 4,630 | 10,021 |
Kв | 53,437 | 53,429 | 53,151 | 52,037 | 45,253 | 33,482 | 23,012 | 15,995 | 11,541 | 5,333 |
Кв, дБ | 34,557 | 34,556 | 34,510 | 34,326 | 33,113 | 30,496 | 27,239 | 24,080 | 21,245 | 14,539 |
По данным из таблиц 2, 3 построим АЧХ усилительного каскада. По оси ординат отложим частоту усиливаемого сигнала в логарифмическом масштабе, по оси абсцисс – коэффициент усиления в дБ.
Приложение 1
АЧХ усилительного каскада
Другие работы по теме:
Усилительные каскады в области высоких частот
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (технический университет) Кафедра Электроники и электротехники Доклад Тема: “ Усилительные каскады в области высших частот”
Расчет усилителя низкой частоты
Реферат Курсовая работа оформлена на 35 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 16 источников использованной литературы и 5 приложений.
Расчет импульсного усилителя
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХН. УНИВЕРСИТЕТ)
передатчик расчет 50 - 80 Мгц
Министерство образования РФ Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого __________________________________________________________
Расчет усилителя на биполярном транзисторе
Расчетно-графическая работа по курсу электроники. Расчет однокаскадного усилителя. Вариант №25. Задание: Требуется рассчитать однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе, схема которого приведена ниже. В этой схеме тип транзистора определяется полярностью заданного напряжения.
Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах
Цель работы – получение законченных аналитических выражений для расчета коэффициента усиления, полосы пропускания и значений элементов корректирующих цепей наиболее известных и эффективных схемных решений построения усилительных каскадов на полевых транзисторах (ПТ). Основные результаты работы – вывод и представление в удобном для проектирования виде расчетных соотношений для усилительных каскадов с простой индуктивной и истоковой коррекциями, с четырехполюсными диссипативными межкаскадными корректирующими цепями второго и четвертого порядков, для входной и выходной корректирующих цепей.
Усилители электрических сигналов
Усилители электрических сигналов, применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкое применение в радиосвязи, радионавигации, радиопеленгации, телевидении.
Низкочастотный усилитель напряжения
Расчет элементов усилителя напряжения низкой частоты Амплитуда входного сигнала 1 мВ Сопротивление генератора входного сигнала 5 кОм Амплитуда выходного сигнала 5 В
Однокаскадный усилитель низкой частоты
Лабораторная работа "Однокаскадный усилитель низкой частоты" Полянчев С., Коротков Р. Цель работы: Изучение схемы резистивно-ёмкостного усилительного каскада на биполярном транзисторе и экспериментальное определение основных характеристик усилителей.
Расчет слухового аппарата
1 Электрический расчёт усилителя на биполярном транзисторе И с х о д н ы е д а н н ы е : 1 Напряжение источника питания Еист=2,5В; 2 Амплитуда напряжения на нагрузке , равная амплитуде входного напряжения следующего каскада UH=0.2В;
Проектирование широкополосного усилительного устройства
Понятие и структура, основные элементы и принцип действия широкополосных усилителей, особенности их практического использования. Методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов.
Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Разработка и расчет основных характеристик усилительных каскадов. Сущность и применение графоаналитического метода. Вычисление параметров эквивалентных схем биполярных и полевых транзисторов. Нелинейные искажения и анализ данных в усилительном каскаде.
Усилитель напряжения на биполярном транзисторе
Схема однокаскадного усилителя с емкостной связью на биполярном транзисторе с общим эмиттером. Расчет каскада по постоянному току и в области высоких частот. Графики статической, динамической линий нагрузки. Стандартные номинальные значения сопротивлений.
Низкочастотный усилитель напряжения
Расчет элементов усилителя напряжения низкой частоты по заданным параметрам. Расчет усилительного каскада на транзисторе структуры p-n-p, включенного по схеме с ОЭ по постоянному току (1-ый и 2-ой каскад). Методика определения емкостей элементов.
Расчет оконечного каскада передатчика
Параметры расчета предварительного и оконечного каскадов передатчика на биполярных транзисторах. Расчёт оконечного каскада. Параметры транзистора 2Т903А. Результат расчёта входной цепи. Результаты расчёта коллекторной цепи. Расчёт предоконечного каскада.
Методы анализа транзисторных усилительных каскадов
Эффект увеличения мощности полезного сигнала при сравнительно точном сохранении его формы и спектрального состава. Методы анализа усилительных каскадов. Качество работы типовых усилительных каскадов с транзистором в роли активного электронного прибора.
Расчет усилителя на биполярном транзисторе
Расчетно-графическая работа по курсу электроники. Расчет однокаскадного усилителя. Вариант №25. Задание: Требуется рассчитать однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе, схема которого приведена ниже. В этой схеме тип транзистора определяется полярностью заданного напряжения.
Расчет широкополосного усилителя мощности
Расчет входного каскада широкополосного усилителя. Расчет нижней и верхней граничной частоты. Распределение частотных искажений. Схема регулировки усиления. Расчет параметров обратной связи. Топология элементов широкополосного усилителя мощности.
Расчет усилителя напряжения низкой частоты
Расчет каскада предварительного усиления, работающего на входную цепь следующего потока, выполненного на транзисторе с общим эмиттером. Компьютерное моделирование и исследование схемы, построение временных диаграмм с помощью программы "Microcap".
Расчет трансформаторного усилителя
Методика расчета двухкаскадного трансформаторного усилителя мощности, выполненного на кремниевых транзисторах структуры p-n-p, и его КПД. Особенности составления эквивалентной схемы усилителя для области средних частот с учетом структуры транзисторов.
Расчет транзисторного усилителя по схеме с общим эмиттером
Основные понятия, назначение элементов и принцип работы усилительного каскада по схеме с общим эмиттером. Порядок расчета транзисторного усилителя, его применение в системах автоматики и радиосхемах. Графоаналитический анализ каскада по постоянному току.
Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью
Критерии выбора типа транзистора для усилительного каскада (напряжение между коллектором и эмиттером). Расчет режима работы по постоянному и переменному току, значений резисторов, конденсаторов, индуктивностей. Ознакомление с программой Micro Cap 8.