Методические указания к выполнению курсовой работы Архангельск 2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию

• Название: Методические указания к выполнению курсовой работы Архангельск 2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию
• Дата: 11.11.2021
• Размер: 457.5 Kb.
• Имя файла: metodicheskie_posobiya.laboratornye_raboty_3_.doc
• Тип: Методические указания; #269186
• страница: 2 из 3

Для лучшего качества передачи сигнала емкость конденсатора в цепи отрицательной обратной связи С_Э. принимают равным

.
f_Н. – нижняя граничная частота усиления усилительного каскада, Гц.

Для обеспечения возможности работы схемы усилителя на заданной частоте источника входного сигнала f_Г. необходимо значение частоты f_Н. принять ориентировочно в несколько раз меньше заданной частоты f_Г..

Для количественной оценки термостабильности режима усилительных каскадов с О.О.С. на биполярных транзисторах вводится коэффициент нестабильности N, который показывает, во сколько раз температурные изменения коллекторного тока I_{К. 0} в усилителе с О.О.С. больше, чем температурные изменения коллекторного тока I^*_{К. 0} в усилителе с идеальной термостабилизацией.

Для усилителя с общим эмиттером
.
R^* _Б. = R _б.1 R _б.2 / (R _б.1 + R _б.2).

То есть, путем подбора значений сопротивлений R_Э. и R^* _Б., разработчик имеет возможность получить необходимую степень стабилизации.

Сопротивления делителя R_б1 и R_б2
.
.

Расчёт сопротивления R_K. в цепи коллектора транзистора

Сопротивление в цепи коллектора
.
Оценивая номиналы R_К. и R_Э., можно заметить, что чем больше R_К., тем больше модуль коэффициента усиления, чем больше R_Э., тем более стабильна рабочая точка транзистора. В литературе предлагают выбирать R_Э. = (0,1…0,3)R_К..

Ток делителя I_Д. должен быть минимальным для уменьшения бесполезного рассеяния мощности в цепи делителя. Но при малом токе делителя I _Д. ухудшается стабильность рабочей точки каскада. Напряжение U_{Б. Э.} в рабочей точке задается за счет падения напряжения на сопротивлениях делителя не только от тока I_Д., но и от тока I_Б., который в обычных условиях должен быть меньше тока делителя. Если же токи делителя I_Д. и базы I_Б. соизмеримы, а ток базы меняется в процессе работы схемы, то рабочая точка оказывается нестабильной. Поэтому желательно иметь I_Б. < I_Д. < I_К..

Ток делителя I_Д. обычно составляет (1…5) I_{Б. П. .}для схем с транзисторами большой мощности, (5…10) I_{Б. П.} – с транзисторами малой мощности.
Расчёт входного и выходного сопротивлений ненагруженного усилителя. Расчёт величины

напряжения на выходе усилителя

Входное и выходное сопротивления ненагруженного усилителя

.
По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности.

Усилитель напряжения обеспечивает на нагрузочном сопротивлении заданное выходное напряжение. В таком режиме усилитель работает при выполнении условий R_ВХ. R_Н., R_ВЫХ. R_Н., что обеспечивает относительно большие изменения напряжения на нагрузке при небольших изменениях тока во входной и выходной цепях.

В режиме усиления тока выполняют условие R_ВХ. R_Н.,

R_ВЫХ. R_Н., при которых обеспечивается прохождение заданного тока в выходной цепи при малых значениях напряжения.

Для усилителя мощности условия согласования входной цепи с источником входного сигнала и выходной цепи с сопротивлением нагрузки для передачи максимальной мощности имеют вид

R_ВХ. ≈ R_Н., R_ВЫХ. ≈ R_Н..

Входное напряжение усилительного каскада (U_ВХ.) может оказаться значительно меньше ЭДС (U_Г.), так как на входе усилительного каскада образуется делитель напряжения R_Г. R_ВХ. с небольшим значением R_ВХ..
U_ВХ. = U_Г. R_ВХ. / (R_Г. + R_ВХ.).


5. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

В схеме усилителя присутствуют конденсаторы, поэтому данная схема является частотно зависимой, то есть при изменении частоты входного сигнала меняется сопротивление конденсаторов и коэффициент усиления усилительного каскада.

Диапазон усиливаемых частот усилителя делится на область нижних, средних и высоких частот.



Рис. 9. Эквивалентная схема усилительного каскада

с резистивно – емкостной связью

На представленной на рис. 9 эквивалентной схеме усилительного каскада с резистивно – емкостной связью, где

С_Р. –емкость разделительных конденсаторов (конденсатора цепи эмиттера), С₀ – емкость, характеризующая емкость цепей, подключенных к выходу усилителя и емкость монтажа, видно, что так как С_Р. включен последовательно с нагрузкой R_Н., на низкой частоте сопротивление конденсатора С_Р. становится соизмеримым с R_Н. и сопротивлением генератора сигнала R_Г., и он будет оказывать наибольшее влияние на коэффициент усиления усилительного каскада, влияние С₀ будет незначительным, так как сопротивление R_Н. велико.

На высокой частоте сопротивления конденсаторов принимают наименьшее значение, следовательно, С₀ будет шунтировать R_Н., а влияние С_Р. на коэффициент усиления усилительного каскада будет незначительным.

В области средних частот влиянием конденсаторов можно пренебречь, так как сопротивления разделительных конденсаторов и конденсатора цепи эмиттера меньше входного сопротивления R_Г.генератора и сопротивления нагрузки R_Н..

Усилитель в области средних частот
Согласно схеме замещения усилительного каскада (при отсутствии нагрузки), рис. 10




Рис. 10. Схема замещения усилительного каскада на холостом ходу

.
Решая совместно эти уравнения, получим:

Коэффициент усиления холостого хода на средних частотах:
.
Знак (-) говорит о том, что происходит инвертирование выходного сигнала (сдвиг по фазе на 180⁰) относительно сигнала на входе.

Коэффициент усиления по напряжению при условии R^*_Б. >> h₁₁
,
h₁₁ – входное сопротивление транзистора, Ом;

h₂₁ – коэффициент передачи тока транзистора, характеризует усилительные (по току) свойства транзистора, безразмерная величина;

h₂₂ – выходная проводимость транзистора, См.

Если параметры транзистора h₁₁, h₂₂ не указаны в справочнике, их необходимо определить по вольт – амперным характеристикам транзистора.

Коэффициент усиления по току
K_IХ.Х.= h₂₁.
Коэффициент усиления по мощности

Значение коэффициента усиления с нагрузкой



Усилитель в области нижних частот
Конденсатор цепи эмиттера С_Э. и разделительные конденсаторы С_Р.1 и С_Р.2 включены последовательно по отношению к нагрузочному резистору. Поэтому в области нижних частот на коэффициент усиления более сильное влияние будет оказывать та емкость, номинальное значение которой меньше: если, например, С_Э.  С_Р.1 и С_Р.2 , то влияние емкости С_Э. будет больше.

Эквивалентная постоянная времени каскада в области низких частот, определяемая разделительными конденсаторами С_р1 и С_р2 и емкостью цепи эмиттера С_Э.

Постоянные времени разряда разделительных конденсаторов
.
.
Для определения постоянной времени разряда емкости С_Э.

необходимо определить эквивалентную емкость и эквивалентное сопротивление _ЭКВ..

Так как ток эмиттера в (1 + h₂₁) раз больше тока базы, то необходимо R_Э. увеличить, а С_Э. уменьшить в (1 + h₂₁) раз.

(1 + h₂₁) ≈ h₂₁, так как h₂₁ ›› 1). Эквивалентная схема усилительного каскада в области нижних частот представлена на рис. 11.



Рис. 11. Схема замещения усилительного каскада в области

нижних частот при С_Э  С_{Р. 1, 2}


С помощью эквивалентной схемы определяют
/ h₂₁.
.
_{Постоянная времени разряда конденсатора цепи эмиттера τС Э.}
.


_{Усилитель в области верхних частот
В этом диапазоне частот необходимо учитывать инерционные} свойства транзистора, т.е. уменьшение коэффициента передачи тока базы транзистора h₂₁ от частоты и паразитную емкостью С_М. (емкость монтажа), которая шунтирует эквивалентное сопротивление нагрузки  , а следовательно уменьшает коэффициент усиления транзисторного каскада. Емкость монтажа С_М. при расчете усилительного каскада учитывать не будем.

_{Эквивалентная схема усилительного каскада в области высоких частот представлена на рис. 12.}