Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе

На сегодняшний день наука и техника особо тесно связаны и это отчетливо можно проследить на примере проникновения электроники и

Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе

Курсовой проект

Радиоэлектроника

Другие курсовые по предмету

Радиоэлектроника

Сдать работу со 100% гаранией
1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Теоретическая часть

1.1 Усилители: понятие, классификация, параметры, характеристики

1.2 Обратная связь в усилителях. Влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителя

1.3 Усилительные каскады на биполярных транзисторах

1.4 Операционные усилители: понятие, параметры и характеристики

2. Расчетная часть

2.1 Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе

2.2 Проектирование усилителя низкой частоты

2.3 Проектирование сумматора на основе операционного усилителя

2.4 Моделирование схем с помощью программы Electronics Workbench

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день наука и техника особо тесно связаны и это отчетливо можно проследить на примере проникновения электроники и автоматизации во все сферы жизнедеятельности современного общества. Научные достижения в существенной степени зависят от уровня развития и возможностей современных технологий.

Электронные приборы составляют основу важнейших средств современной связи, автоматики, измерительной техники. Электроника находит все более широкое применение почти во всех областях науки и техники, что обусловлено высокой чувствительностью, точностью, быстродействием, универсальностью, малыми габаритными размерами устройств, постоянно возрастающей экономичностью.

Быстродействие электронных устройств определяется самой природой электрических колебаний. Этот параметр неуклонно повышается в связи с углублением тенденций к микроминиатюризации элементов и устройств в целом.

Автоматизация в производстве растет настолько высокими темпами, что потребность в совершенствовании технологий изготовления элементной базы, ускорении обмена данными внутри устройств изменяется с каждым днем.

На основе электроники реален переход к полностью автоматизированному производству. Широкое применение получили станки с числовым программным управлением и промышленные роботы, роботизация бытовых приборов, например: автоматическая настройка температуры, влажности, автоматические выключатели, сенсорные ключи, и другие устройства заменяющие труд человека. Автоматизация технологических процессов позволила облегчить и даже полностью заменить монотонный труд человека.

Перевод цифровой вычислительной техники на электронную, а затем и микроэлектронную базу открыл перспективы дальнейшей автоматизации процессов управления вплоть до создания автоматов, наделенных элементами интеллекта.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Усилители: понятие, классификация, параметры, характеристики

В технике часто встречается задача, когда сравнительно маломощный источник сигнала оказывается неспособным управлять работой исполнительного устройства. Для решения этой задачи между источником сигнала и исполнительным устройством (нагрузкой) помещают усилитель. Под усилителем понимают устройство, в котором сравнительно маломощныйвходной сигнал управляет передачей гораздо большей мощности от источника питания в нагрузку.

Рисунок 1.1 - Схема усилителя

Рисунок 1.2 - Эквивалентная схема усилителя

Усилитель – это активный четырехполюсник, поэтому его можно представить так (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Эквивалентная схема усилителя

1. В зависимости от соотношения Rг и Rвх различают следующие усилители:

Если Rг > Rвх входным сигналом усилителя является ток I1 – усилитель управляемый током.

Если Rвх > Rг усилитель управляется напряжением U1 – усилитель управляемый напряжением.

Если Rвх » Rг на вход усилителя поступает наибольшая мощность от источника сигнала. Это режим согласования. Выполняется в усилителях мощности.

2. В зависимости от соотношения Rвых и Rн различают:

Если Rвых << Rн то выходной сигнал - U2, усилитель с потенциальным выходом.

Если Rвых >> Rн то выходной сигнал I2, усилитель с токовым выходом.

Если Rвых » Rн усилитель мощности.

Основные параметры и характеристики усилителя.

1. Rвх = U1/I1. – входное сопротивление.

На низких частотах – активное. Зависит от частоты.

На высоких частотах – комплексное.

2. Rвых = U2xx/I2кз. (хх-холостой ход, кз-короткое замыкание).

3. К – коэффициент усиления, во сколько раз выходной сигнал больше входного.

а) Кu = U2m/U1m – по напряжению.

б) KI = I2m/I1m – по току.

в) Kp = P2/P1 – по мощности.

Коэффициент усиления – величина безразмерная, иногда его выражают в относительных логарифмических единицах, которые называют децибелами.

При воздействии на усилитель гармонического сигнала, его коэффициент усиления оказывается частотно-зависимым и аналитически выражается комплексной функцией коэффициента передачи, которая называется частотной характеристикой.

U1->

U2->

- комплексный коэффициент передачи.

4. Зависимость коэффициента передачи от частоты – частотная характеристика.

АЧХ: K(jw) = (0<w<¥) = *ej(j2-j1) = K(jw)*ej(j2-j1)

ФЧХ: j(jw) = j2-j1(0<w<¥)

Рисунок 1.4 –АЧХ и ФЧХ усилителя

Графики усилителя:

Идеальный усилитель должен иметь коэффициент усиления К0 на всем диапазоне частот, в реальном же усилителе коэффициент меняется.

ФЧХ говорит о том, что на низких частотах фазовый сдвиг положителен, а на высоких частотах происходит запаздывание (т.е. отрицателен).

5. Амплитудная характеристика усилителя

Uвых = f(Uвх.м);

Рисунок 1.5 – Амплитудная характеристика усилителя

Амплитудная характеристика.

1. Отличия в области малых амплитуд входного сигнала состоят в том, что при отсутствии входного сигнала на выходе имеется некоторый сигнал. Он возникает из-за наличия электромагнитных наводок и собственных шумов на вход усилителя

2. В области больших амплитуд отличия связаны с нелинейностью ВАХ активных элементов.

Из ВАХ вытекают основные параметры, определяемые по амплитудной характеристике:

А) - динамический диапазон усилителя. Чем больше D, тем он качественнее.

Б) Чувствительность. Различают две чувствительности:

1) Номинальная – величина входного сигнала, при котором на выходе обеспечивается номинальная мощность.

2) Пороговая – минимальный входной сигнал, при котором выходной сигнал однозначно определяется над уровнем шумов усилителя.

Пороговую чувствительность определяют, когда:

6. Искажения сигналов в усилителях.

Для идеального линейного усилителя форма входного и выходного сигналов должны совпадать. В реальных усилителях этого не происходит. Всякое отклонение формы сигнала на выходе от формы его на входе есть искажение создаваемое усилителем.

Искажения бывают:

1. Линейное;

2. Нелинейное.

Рисунок 1.6 – Искажения усилителя

Нелинейное искажение – это изменения формы сигнала на выходе, которые возникают за счет нелинейности ВАХ активных металлов. Количественно нелинейные искажения оценивают коэффициентом нелинейных искажений (КНИ).

Линейное искажение бывает двух видов:

а. Частотное;

б. Фазовое;

Частотное искажение связано с наличием в схеме усилителя реактивных элементов и возникающих за счет неодинакового усиления различных гармонических составляющих.

Фазовое искажение возникает за счет неодинакового фазового сдвига различных гармонических составляющих. Причина этого - наличие реактивных элементов в схеме усилителя.

КПД усилителя.

КПД играет существенную роль в усилителях мощности.

;

Классификация усилителей

Классификация усилителей может быть произведена по различным признакам:

1. По полосе пропускания и абсолютному значению усиливаемых частот усилители делятся на усилители постоянного тока и усилители переменного тока. Усилители переменного тока в свою очередь делятся на усилители низких частот, широкополосные усилители и на избирательные усилители.

а. Усилители постоянного тока – способны усиливать как переменные, так и постоянные составляющие сигнала. У них fн = 0;

б. Усилители переменного тока – способны усиливать только переменные составляющие сигнала. Fн>0.

в. Усилители низких частот – усилители звуковой частоты - fн»50 Гц,fв»20 кГц;

г. Избирательные усилители предназначены для усиления электрических сигналов в относительно узком диапазоне частот. Для них:

2. По характеру входного сигнала:

а. Усилители непрерывных сигналов;

б. Усилители импульсных сигналов.

3. По виду используемых активных элементов:

а. Ламповые;

б. На биполярных транзисторах;

в. На полевых транзисторах;

г. На туннельных диодах;

д. Параметрические элементы. В них активным элементом является индуктивность и емкость, они могут усиливать электрический сигнал.

4. По числу усилительных каскадов:

Под усилительным каскадом понимают совокупность элементов способных усиливать электрические сигналы.

а. Однокаскадные;

б. Многокаскадные.

5. По виду связи между каскадами:

а. Усилители с непосредственной гальванической связью между каскадами:

б.

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>