Предварительные усилители напряжения.
Понятие и назначение предварительных каскадов усиления. Принципиальные схемы предварительных усилителей. Определение свойств и характеристик по эквивалентной схеме усилительного каскада. Методика анализа резисторного каскада предварительного усилителя.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.01.2015 |
| Размер файла | 209,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Предварительные усилители напряжения
5.1 Общие сведения о предварительных усилителях
Предварительные каскады усиления предназначены для усиления тока или напряжения сигнала, создаваемого источником сигнала, до величины, необходимой для подачи на вход усилителя мощности. Предварительные усилители состоят из нескольких каскадов.
Для уменьшения количества каскадов предварительного усилителя коэффициент усиления каждого каскада желательно иметь наибольшим. Для этого в каскадах предварительного усиления используют усилительные элементы с высоким коэффициентом усиления в режиме А.
Вследствие малой амплитуды сигнала в цепях каскадов предварительного усиления расчет коэффициента усиления по току и по напряжению усиливаемого сигнала производят аналитически с использованием эквивалентных схем и малосигнальных параметров усилительных элементов.
Транзисторы в каскадах предварительного усиления обычно включают с общим эмиттером и с общим истоком, так как при работе на входную цепь следующего каскада это дает возможность получить наибольшее усиление. В каскадах предварительного усиления находят широкое применение резистивные схемы на электронных лампах, полевых и биполярных транзисторах. Редко применяются трансформаторные схемы.
5.2 Принципиальные схемы предварительных усилителей
В схеме на рис.5.1 цепь служит для создания автоматического смещения. Нагрузкой выходной цепи является активное сопротивление . Усиленное переменное напряжение на вход следующего каскада снимается с клемм сток-корпус. Напряжение выходной цепи, кроме полезной переменной составляющей, имеет также постоянную составляющую. Чтобы на вход следующего каскада передавать лишь переменную составляющую и не пропускать постоянную составляющую, используется разделительный конденсатор С1, который должен иметь достаточно большую емкость, чтобы переменная составляющая напряжения передавалась на вход следующего каскада без заметного ослабления.
Рис.5.1 Предварительный каскад на полевом транзисторе
Сопротивление R1 создает замыкание цепи затвора по постоянной составляющей. Так как ток в цепи затвора очень мал и составляет доли пикоампера, то в результате затвор имеет ту же постоянную составляющую потенциала, что и корпус усилителя. Исток имеет положительный потенциал относительно корпуса вследствие действия цепи автоматического смещения. Поэтому между затвором и истоком возникает необходимое отрицательное напряжение смещения. Сопротивление R1 не должно быть слишком большим, но его нельзя выбирать и чересчур малым во избежание уменьшения переменного напряжения вследствие шунтирования сопротивления нагрузки.
Сопротивление и конденсатор образуют Г-образный фильтр, который называется развязывающим. При наличии фильтра переменная составляющая выходного тока iвых(t) замыкается через и не протекает через источник питания, так как его цепь содержит . Вместе с тем фильтр отфильтровывает пульсации напряжения источника питания. Таким образом, фильтр устраняет нежелательные связи различных каскадов, питаемых от общего источника. Для этого и должны иметь как можно большие величины, но величина ограничивается допустимым падением на нем постоянного напряжения, а ограничивается приемлемыми габаритами. каскад резистор цепь напряжение
Усилители на полевом транзисторе так же, как и ламповые усилители, имеют большое входное сопротивление , влиянием которого при анализе схем можно пренебречь. Схемы замещения для электронных ламп и полевых транзисторов в упрощенном варианте одинаковы. Характеризуются они также одинаковыми параметрами: коэффициентом усиления , крутизной S и внутренним сопротивлением . Между собой эти характеристики связаны соотношением . При дальнейшем анализе усилителей схемы этих усилителей рассмотрим параллельно.
При анализе переменных составляющих токов и напряжений пользуются эквивалентной схемой замещения. При составлении эквивалентной схемы учитывают цепи только по переменной составляющей. Эквивалентная схема одного каскада включает схему замещения выходной цепи усилительного элемента, межкаскадной связи и входной цепи следующего элемента. Источник питания и элементы для подачи постоянных напряжений, как, например, сопротивление автоматического смещения , по переменной составляющей закорачиваются через блокирующие и шунтирующие емкости и в эквивалентную схему не входят. Выходная цепь замещается генератором ЭДС или тока и внутренним сопротивлением. К выходным зажимам усилительного элемента подключается сопротивление нагрузки .
5.3 Эквивалентная схема усилителя
Любой усилительный элемент может быть представлен четырехполюсником, (рис.5.2) который характеризуется системой параметров у, z и h. В нашем курсе мы будем пользоваться системой у параметров.
Рис.5.2 Линейный четырехполюсник.
В этом случае четырехполюсник описывается системой уравнений:
(5.1)
где - входная проводимость;
- обратная проводимость;
- прямая проводимость (S крутизна);
- выходная проводимость.
Таким образом, основные параметры усилительных элементов можно выразить через у - параметры четырехполюсника (рис.5.3.а).
Входная и выходная проводимости усилительного элемента состоят из активных и реактивных составляющих:
, (5.2)
(5.3)
Прямая проводимость определяется коэффициентом усиления БТ или крутизной проходной характеристики ПТ
. (5.4)
Влиянием обратной проводимости на низких частотах пренебрегают, и эквивалентные схемы усилительного элемента входной и выходной цепей рассматривают отдельно (рис. 5.3,б и 5.3,в).
Рис.5.3 Эквивалентная схема двойного усилительного элемента: а - полная; б - выходной цепи; в - входной цепи
Свойства и характеристики усилительного каскада зависят от свойств и параметров усилительного элемента, схемы межкаскадной связи, а также от параметров нагрузки. Определение свойств и характеристик усилителя (анализ) проводят по его эквивалентной схеме. Эквивалентная схема одного каскада усилителя, приведенная на рис.5.4, состоит из эквивалентной схемы выходной цепи усилительного элемента рассматриваемого каскада, элементов схемы межкаскадной связи и эквивалентной схемы входной цепи усилительного элемента следующего каскада.
Рис.5.4 Эквивалентная схема резисторного усилителя
Полная эквивалентная схема резистивного усилителя (рис.5.4) включает в себя, кроме выходной цепи, цепочку межкаскадной связи C1R1, входную цепь следующего усилительного элемента и емкость монтажа .
В ламповых усилителях и усилителях на полевом транзисторе влиянием можно пренебречь, так как его значение очень велико и ток по этой цепи не протекает.
Емкость выходной цепи представляет собой межэлектродную емкость между анодом и катодом или между стоком и истоком .
Емкость монтажа зависит от габарита выбранных элементов и составляет порядка (1015) пФ для ламповых усилителей и (57) пФ для транзисторных. Емкость входной цепи определяется межэлектродными емкостями затвор-исток и затвор-сток следующим выражением: .
Если просуммируем параллельно включенные емкости , и , то получим общую паразитную емкость
. (5.5)
С учетом (5.5) эквивалентная схема резистивного усилителя примет вид, изображенный на рис. 5.5, где Ri=Rвых.
Рис.5.5 Эквивалентная схема резистивного каскада на ПТ.
5.4 Методика анализа резисторного каскада предварительного усилителя
Анализ резисторного предварительного каскада проводится на основе эквивалентной схемы. При этом считается, что входное напряжение Uвх и тип транзистора заданы в технических условиях. Важным этапом анализа является составление эквивалентной схемы для анализируемого каскада. Этот вопрос подробно рассмотрен в предыдущем подразделе. Для упрощения анализа амплитудно-частотной характеристики разделяют на три частотных диапазона: средние, нижние и высокие частоты. По эквивалентной схеме определяют основной показатель - комплексный коэффициент усиления. К(j), который определяется отношением комплексных значений выходного и входного напряжений: К(j)=Uвых/Uвх.
На нижних частотах основное влияние на АЧХ оказывает разделительная емкость С1. С уменьшением частоты емкостное сопротивлние, равное Xс=1/ jС, возрастает. Следовательно, увеличивается падение напряжения на этом элементе. Вследствие чего уменьшается Uвых и К(j).
На верхних частотах сопротивление C0 уменьшается, увеличивается шунтирующее действие C0, уменьшаются и коэффициент усиления. Но для качественной работы усилителя необходимо, чтобы его частотная характеристика приближалась к идеальной в области средних частот. Для этого реактивные элементы С1 и C0 должны быть выбраны так, чтобы на средних частотах сопротивление С1 и проводимость C0 были незначительными. Следовательно, эти элементы должны быть выбраны: С1, C0>0.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структурная схема импульсного усилителя. Выбор типа транзистора для выходного каскада усилителя. Расчёт схемы температурной стабилизации рабочей точки предварительного каскада. Определение числа предварительных каскадов. Расчет вспомогательных цепей.
курсовая работа [126,3 K], добавлен 21.04.2015Назначение элементов схемы усилительного каскада, ее параметры и тип транзистора. Составление эквивалентной схемы в области средних частот и определение коэффициента усиления. Зависимость реактивных сопротивлений конденсаторов и частотные искажения.
контрольная работа [574,7 K], добавлен 06.11.2009Режим работы выходного каскада по постоянному и переменному току. Определение низкочастотных и высокочастотных параметров транзистора выходного каскада. Выбор транзистора для предварительных каскадов. Определение показателей рассчитываемого усилителя.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 09.11.2014Расчет структурной схемы усилителя. Определение числа каскадов. Распределение искажений по каскадам. Расчет оконечного каскада. Выбор транзистора. Расчет предварительных каскадов. Расчет усилителя в области нижних частот (больших времен).
курсовая работа [380,2 K], добавлен 19.11.2003Порядок определения выходных параметров каскада. Расчет значения постоянной составляющей тока коллектора и амплитуды выходного напряжения. Определение величины емкости разделительного конденсатора и коэффициента усиления по мощности усилительного каскада.
курсовая работа [850,8 K], добавлен 15.05.2013Описание характеристик транзистора. Построение практической схемы каскада с общим эмиттером. Выбор режима работы усилителя. Алгоритм расчета делителя в цепи базы, параметров каскада. Оценка нелинейных искажений каскада. Выбор резисторов и конденсаторов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.03.2014Операционные усилители - идеальные усилители напряжения. Они применяются в аналоговой схемотехнике с отрицательной обратной связью. Операционный усилитель состоит из дифференциального входного каскада, промежуточного каскада усиления и оконечного каскада.
лекция [351,0 K], добавлен 26.01.2009Заданные характеристики усилителя. Расчет выходного каскада, каскадов предварительного усиления, выбор оконечного каскада, транзисторов, схемы. Формула расчета емкости конденсатора. Входная и выходная характеристики транзистора, разводка печатной платы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.05.2009Разработка усилителя электрических сигналов, состоящего из каскадов предварительного усилителя. Расчет двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности. Определение каскада с ОЭ графоаналитическим методом. Балансные (дифференциальные) усилители.
курсовая работа [672,4 K], добавлен 09.03.2013Определение сигнальных параметров транзистора и разработка принципиальной схемы однокаскадного усилителя. Расчет сопротивления резисторов и составление схемы каскада в области средних частот. Линейная схема и повышение коэффициента усиления каскада.
контрольная работа [316,5 K], добавлен 29.08.2011Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью. Выбор транзистора, расчет режима работы выходного каскада. Расчёт необходимого значения глубины обратной связи. Определение числа каскадов усилителя, выбор транзисторов предварительных каскадов.
курсовая работа [696,7 K], добавлен 24.09.2015Основные 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.
курсовая работа [608,9 K], добавлен 23.10.2009Расчет интегрирующего усилителя на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Основные схемы включения операционных усилителей. Зависимость коэффициента усиления от частоты, а также график входного тока усилительного каскада.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 12.06.2014Расчет схемы резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером. Расчет схемы усилителя: определение сопротивления резистора защиты, амплитудная характеристика, входное и выходное сопротивление.
практическая работа [352,3 K], добавлен 19.03.2012Выбор типа выходного каскада исходя из необходимой величины напряжения питания. Расчет цепей фильтрации по питанию. Выбор выходных транзисторов, необходимых для усилителя низкой частоты. Расчет фазоинверсного каскада и каскада предварительного усиления.
курсовая работа [476,7 K], добавлен 29.11.2011Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью. Выбор и расчет режима работы выходного каскада. Расчет необходимого значения глубины обратной связи. Определение числа каскадов усилителя. Выбор транзисторов предварительных каскадов.
курсовая работа [531,0 K], добавлен 23.04.2015Расчет оконечного каскада усилителя, ведущего каскада на транзисторе VT2, коэффициента гармоник, первого каскада усиления, амплитудно-частотных искажений. Способы соединения каскадов в многокаскадных усилителях. Диапазон частот усиливаемых сигналов.
курсовая работа [654,9 K], добавлен 30.11.2012Расчет и компьютерное моделирование усилителя на примере усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером. Выбор параметров, соответствующих максимальному использованию транзистора. Электрическая схема каскада.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.05.2013Разработка и обоснование функциональной схемы устройства. Определение предварительного усилителя, цепи смещения и термостабильности. Исследование стабильности выходного каскада и самовозбуждения транзисторов. Расчет оконечного и предварительного каскада.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.10.2021Проектирование бестрансформаторного усилителя низкой частоты, расчет коэффициента усиления и диапазона возможных значений. Определение схемы выходного каскада и типов транзисторов каскадов усиления. Расчет электрической принципиальной схемы усилителя.
курсовая работа [138,4 K], добавлен 29.06.2015
