Розробка підсилювача (стр. 1 из 4)

Принцип дії підсилювача базується на перетворенні енергії джерела живлення в енергію сигналу. Основну функцію перетворювача енергії в підсилювачі виконує активний підсилювальний елемент, здатний з невеликою вхідною енергією керувати значно більшою енергією джерела живлення.

Мінімальну частину підсилювача, що зберігає основну функцію - здатність підсилювати сигнали, - називають каскадом підсилення. Каскад підсилення складається з підсилювального елементу (деколи декількох елементів) і ланцюгів, що забезпечують заданий режим елементу і згідність з джерелом сигналу і навантаження.

По типу підсилювальних елементів підсилювачі діляться на транзисторні, лампові, параметричні, магнітні, квантові та інші. Найбільш універсальними і широко використовуваними є транзисторні підсилювачі. По потужності підсилювальних сигналів розрізняють каскади підсилювання слабких і сильних коливань. В підсилювачах слабких сигналів амплітуда коливань займає малу ділянку вольт-амперної характеристики підсилювального елементу. Тому такі підсилювачі є лінійними. В підсилювачах сильних сигналів використовуєтся більша частина характеристики підсилювального елементу, часто з відсічкою струму. Потужність в такому режимі близька до максимальної, і тому такі підсилювачі називаються підсилювачами потужності.

Підсилювачі низької частоти використовуються для підсилення неперервних періодичних сигналів, частотний спектр яких лежить в межах десятків герц до десятків кілогерц.

Основні характеристики і показники підсилювачів:

1) Коефіцієнт підсилення показує, у скільки разів напруга, струм або потужність вихідного сигналу перевищує вхідний сигнал.

[1].

2) Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) - залежність модуля коефіцієнта підсилення від частоти.

3) Фазо-частотна характеристика (ФЧХ).

- залежність аргументу коефіцієнту підсилення від частоти.

4) Діапазон підсилення:

, де - частота верхнього зрізу, - частота нижнього зрізу (це частоти, при яких коефіцієнт підсилення досягає ).

5) Вхідний і вихідний опір підсилювача:

Підсилювач можна розглядати як активний чотирьохполюсник, до входів якого підключені джерело вхідного сигналу і навантаження. Джерело вхідного сиганлу має вхідний опір. Зі сторони виходу підсилювач представлений у вигляді генератора напруги з ЕРС і внутрішнім опором. Звідси:

6) Коефіцієнт гармонік (коефіцієнт спотворення) - показує, на скільки процентів змінився сигнал на виході.

, де - гармоніка. Він вводиться за рахунок того, що транзистор має нелінійну вхідну характеристику.

В даній курсовій роботі ми розглядаємо RC-каскад підсилювача (резистивний каскад, каскад з реостатно-ємнісним зв’язком). Він складається з одного нелінійного елемента (транзистора) та пасивних R, C елементів, які призначені для зв’язку нелінійного елементу з джерелом вхідного сигналу, з навантаженням, з блоком живлення. Пасивні елементи каскаду надають останньому певних властивостей. Підсилювач може складатись з декількох каскадів, як правило вони з’єднані між собою послідовно.

Для нормального режиму роботи транзистора необхідно, щоб допустима напруга між колектором і емітером вибраного транзистора перевищувала напругу живлення, що підводиться до каскаду.

Друге співвідношення забезпечує частотну незалежність крутості транзистора в межах робочого діапазону частот, третє гарантує роботу транзистора без проблем.

Мій тип транзистора - МП116. Його довідкові параметри:

.

№ 07 - дві останні цифри номеру залікової книжки.

;

;

;

;

Вхідні дані:

(вхідна напруга)

(опір джерела сигналу)

(вихідна напруга)

(ємність навантаження)

(частота верхнього зрізу)

(частота нижнього зрізу)

(діапазон робочих частот)

(опір навантаження)

% (температурна нестабільність)

(частота, на якій дорівнює одиниці)

Розрахуємо значення крутості транзистора, взявши

, де - струм спокою колектора, - максимальний струм колектора.

При розрахунку будемо користуватися середнім геометричним значенням:

(так як значення розкидане).

Згідно означення

. Для цього нам потрібно знати . Вибравши , розрахуємо .

Виберемо

з діапазону робочих температур. Для кремнієвих транзисторів . Взявши з довідкових даних , одержимо .

. Візьмемо . Звідси . .

Вибравши опір бази

і враховуючи допустиму температурну нестабільність , є сенс визначити і спад напруги на ньому .

. .

Вхідний опір каскаду:

.

Оскільки

(з принципу роботи транзистора), то

Так як

і , я вибрала третю схему.

Розглянемо призначення елементів RC-каскаду.

Транзистор VT1 Служить для перетворення енергії джерела живлення в енергію корисного сигналу. Розділова ємність

служить для того, щоб постійна складова з колектора транзистора не поступала в навантаження. Опір служить опором навантаження транзистора по постійній складовій. Він впливає на коефіцієнт підсилення каскаду. Ланка називається ланкою температурної стабілізації режиму роботи транзистора. Вона використовується для того, щоб робоча точка завжди перебувала на лінійній ділянці характеристики. На цій схемі ми бачимо два джерела сигналу. Тут зміщення робочої точки досягається без базового подільника напруги.