Методические указания к выполнению курсовой работы Архангельск 2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию
 Скачать 457.5 Kb.
|
Рис. 12. Схема замещения усилительного каскадав области высоких частотСК.Б. – емкость коллекторного перехода транзистора, справочная величина. СЭ.Б. – емкость эмиттерного перехода транзистора, справочная величина. rЭ – дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода транзистора. Эквивалентное сопротивление усилителя согласно схеме замещения (рис. 12)  τК – постоянная времени цепи обратной связи транзистора, с  φТ – температурный потенциал.  k=1,37·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана; q = 1,6·10-19 Кл – элементарный заряд электрона; Т = 273 К – абсолютная температура; t = 200 С. IЭ. П. – ток эмиттера покоя транзистора. При расчете частотной характеристики усилительного каскада электроемкости СК.Б. и СЭ.Б. объединяют в одну емкость, подключенную к точкам б и э. Для сохранения прежней величины потребляемого электроемкостями тока значение СК.Б. следует умножить на величину UБ.К. / UБ.Э., то есть, на ((rЭ. + RВЫХ.) / rЭ.). Эквивалентная емкость между точками б и э  . =  .Эквивалентная постоянная времени каскада в области верхних частот, определяемая инерционными свойствами транзистора  .Амплитудно – частотная и фазо – частотная характеристики усилителя. Линейные искажения. Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты представляет собой амплитудно – частотную характеристику усилителя (А.Ч.Х.), графическое изображение которой представлено на рис. 13(а). Модуль коэффициента усиления на разных частотах имеет разные значения. В области нижних и верхних частот значение коэффициента усиления усилителя уменьшается, форма выходного сигнала становится отличной от формы входного сигнала. Искажения усиливаемого сигнала называются частотными искажениями. Причина частотных искажений – наличие реактивных элементов в схеме усилителя и зависимость от частоты физических параметров транзистора. Мерой частотных искажений является коэффициент частотных искажений:  . К0 – коэффициент усиления усилительного каскада на средних частотах. КН. – коэффициент усиления усилительного каскада на нижних частотах.  Рис. 13. Амплитудно – частотная (а) и фазо – частотная (б) характеристики усилительного каскада Фазо – частотная характеристика (Ф.Ч.Х.) отражает зависимость угла сдвига фазы между входным и выходным напряжениями. Положительные значения угла φ соответствуют опережению выходным напряжением входного, отрицательные – отставанию. Под фазовым углом сдвига φ понимают сдвиг, обусловленный наличием реактивных элементов в схеме усилителя и зависимость от частоты физических параметров транзистора. Поворот фазы выходного напряжения относительно входного на 1800, вносимый активными элементами схемы, во внимание не принимают. Фазо – частотная характеристика усилителя изображена на рис. 13(б). При сравнении амплитудно – частотной и фазо – частотной характеристик усилителя видно, что наличие фазовых искажений вызывает частотные искажения. Оба вида искажений, вносимых усилителем, обусловлены линейными элементами схемы, поэтому их называют линейными искажениями. Коэффициент усиления в области низких частот имеет вид  . - значение преобладающей емкости в области нижних частот (СЭ., СР.1 или СР.2). - эквивалентное сопротивление емкости . .Нормированная АЧХ в области нижних частот определяется выражением  Из представленного выражения видно, что нижняя граничная частота определяется из выражения 2πfН.ГР. = wН. = 1/τН.. На этой частоте коэффициент усиления снижается в  раз.Для уменьшения неравномерности АЧХ в области низких частот (для расширения полосы пропускания), т.е. уменьшения wН., необходимо увеличивать τН.. Это достигается путем увеличения значений Ср1 и Ср2, а также увеличением значений RВХ. и  . Коэффициент усиления в области высоких частот имеет вид  В области верхних частот необходимо учитывать: 1) инерционные свойства транзистора, т.е. уменьшение коэффициента передачи тока базы транзистора (j)=0/(1+j)от частоты; 2) паразитную емкостью С0, которая шунтирует эквивалентное сопротивление нагрузки Rн.экв, а следовательно уменьшает коэффициент усиления транзисторного каскада. В результате с увеличением частоты амплитуда выходного напряжения и, следовательно, коэффициент усиления уменьшаются. Комплексный коэффициент передачи каскада в области высоких частот (ВЧ) с учетом обоих факторов имеет вид: K  (j) =  ,где в=+ ;=0/(2)- постоянная времени транзистора по схеме с ОЭ, -верхняя граничная частота транзистора по схеме с ОБ; 0=С0Rн.экв- постоянная времени области высоких частот, определяемая Со. Отсюда нормированная АЧХ для области ВЧ имеет вид M  =K ()/ K = ,а верхняя граница частота в=1 /в. Для уменьшения неравномерности АЧХ в области ВЧ (расширения полоса пропускания) необходимо уменьшить в . Однако, значительно уменьшить в рациональным выбором элементов схемы невозможно т.к. в определяется и параметрами транзистора. Поэтому для расширения диапазона усиливаемых частот в области ВЧ необходимо выбирать транзистор с малой . Итак, в области нижних частот  , поэтому коэффициент усиления на нижних частотах  wН = 1 / τН – нижняя граничная частота работы усилительного каскада, wВ = 1 / τВ – верхняя граничная частота работы усилительного каскада. В области верхних частот  , поэтому коэффициент усиления на верхних частотах  (верхняя граничная частота работы усилительного каскада).Амплитудная частотная характеристика усилительного каскада – это зависимость модуля коэффициента усиления К от частоты ω. Фазовая частотная характеристика усилителя – зависимость угла сдвига фаз φ от частоты ω. Идеализированные АЧХ и ФЧХ усилителя переменного напряжения с резистивно – емкостной связью приведены на рисунке 12. Полоса пропускания усилителя :  f = fВ. ГР. – fН. ГР. (f = w / 2π).Снижение коэффициента усиления в области верхних и нижних частот называются частотными искажениями. Коэффициент частотных искажений на нижних частотах:  Коэффициент частотных искажений на верхних частотах:  Для усилителя переменного напряжения с резистивно – емкостной связью допустимый коэффициент частотных искажений составляет 1,05 – 1,4. Таблица 1 – Параметры элементов усилительного каскада.
Список литературы 1 Основы промышленной электроники: учеб. Для вузов / В. Г. Герасимов, О. М. Князьков; под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1986. – 336 с. 2 Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Н. Н. Горюнов, А. Ю. Клейман, Н. Н. Комков, Я. А. Толкачева, Н. Ф. Терехин. 4. Лавриненко В. Ю Справочник по полупроводниковым приборам./ Лавриненко В. Ю. – 10-е изд., перераб. и доп.. – К.: Техника, 1984. – 424 с.: ил. 5 Криштафович А. К. Основы промышленной электроники: Учебник / Крифтафович А. К., Трифонюк В. В.. – 2-е изд., перераб. и доп.. – М.: высш. шк., 1985. – 287 с. 6 Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций / В. А. Прянишников. – СПб.: Корона, 1998. – 400 с. 7 Галкин В. И. Полупроводниковые приборы: Справочник / В. И. Галкин, А. Л. Булычев, П. М. Лямин. – Мн.: Беларусь, 1994. – 347 с. 8 Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника. – М., «Горячая Линия - Телеком», 2002. – 768 с. Оглавление. 1 Техническое задание 3 2 Исходные данные 5 3 Теоретические сведения. Усилительный каскад с общим эмиттером на биполярном транзисторе 6 4 Расчет усилительного каскада 14 Список литературы 37 |