Исследование резисторного каскада предварительного усиления

Исследование резисторного каскада предварительного усиления

Читайте также:

  1. Усилительный каскад. Назначение элементов и их влияние на свойства усилителя

Каскады предварительного усиления.

Каскады предварительного усиления и находятся между источником сигнала и выходным каскадом, из назначение – усилить сигнал, полученный от источника до уровня, который необходимо подать на вход выходного каскада, чтобы получить на его выходе заданную мощность или напряжение.

Для того, что работа предварительного каскада усиления была оптимальной необходимо пользоваться следующими критериями:

— необходимое и достаточное усиление по напряжению и по току, Кобщ = произведению К всех усилительных каскадов (схемы с ОЭ и с ОИ);

— высокие качественные показатели (минимальные частотные, фазовые и нелинейные искажения, т.е выбирать каскады с наименьшим количеством дросселей, трансформаторов, конденсаторов; использование режима А);

В качестве усилительных элементов в предварительных каскадах используют полевые, биполярные транзисторы и ИМС.

По полосе усиливаемых частот различают три типа усилителей:

1) узкополосные 20Гц. 30кГц;

2) широкополосные и импульсные усилители 0. 10МГц;

3) узкополосные высокочастотные (резонансные).

Основным каскадом в предварительных каскадах является резисторный каскад, так как он содержит минимальное число реактивных элементов и может обеспечить достаточную величину коэффициента усиления.

Анализ работы резисторного каскада сводится к тому, чтобы подобрать такие элементы схемы, которые обеспечат наибольшее усиление и наименьшие частотные и фазовые искажения.

Для удобства расчетов характеристик и параметров резисторного каскада предварительного усиления, как правило, пользуются эквивалентными схемами.

Эквивалентная схема – является упрощенной структурой любого усилительного каскада и отражает его основные свойства и функции. Для создания структурной схемы использую приемы условного сокращения элементов принципиальной схемы.

Так вспомогательные цепи фильтров Сф и Rф, цепочки катодного смещения и эмиттерной стабилизации могут отсутствовать из-за своей необязательности. А емкости блокировочных конденсаторов предполагаются бесконечно большими, тогда сопротивления коллектора, эмиттера и фильтра окажутся накоротко замкнутыми и не будут оказывать влияние на работу схемы.

Где См – емкость монтажа каскада, образуемая монтажными проводниками и деталями и может составлять в схемах на транзисторах – 3-4 пФ, на пальчиковых лампах и малогабаритных деталях – 5-7 пФ, на цокольных лампах и крупногабаритных деталях – 9-12 пФ.

Так как емкость межкаскадной связи обычно на несколько порядков выше паразитных, то все имеющиеся емкости между верхним и нижним проводниками можно без заметной погрешности суммировать:

Со = Свых + См + Свх э сл.

Следовательно схему можно еще больше упростить, заменив параллельно включенные сопротивления делителя напряжения смещения на общее:

Rдел = Rдел1сл +Rдел2сл/ (Rдел 1сл + Rдел 2сл)

Для анализа и вывода расчетных формул удобно всю область рабочих частот поделить на три участка:

— область нижних частот, в которой на усиление резисторного каскада влияет только конденсатор межкаскадной связи;

— средних частот, где усиление практически постоянно;

— верхних частот, в которой на свойства каскада влияет только емкость С0, нагружающая каскад.

На этом основании полные эквивалентную схему можно преобразовать в три: для нижних, средних и высоких частот.

Режим работы биполярного транзистора в резисторном каскаде предварительного усиления определяется значениями в точке покоя: коллекторным током Iко, напряжением коллектор-эмиттер Uкэо, током базы Iбо, напряжением база – эмиттер Uбэо.

Читайте также:  Ветрозащита для пола деревянного дома

Ток Iко = 2 Iвх m сл.

Напряжение Uкэо = 0,4 Ек.

Значение Iбо = Iко / h21 min.

Uбэо = 0,7 В (для кремниевых транзисторов.

Режим работы по постоянному току для полевого транзистора определяется справочными значениями транзистора и Ес = 0,9 Uси max.

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 6678 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Основным каскадом усиления в предварительных усилителях является резисторный каскад, так как он содержит минимальное число реактивных элементов и может обеспечить при определенных условиях достаточно большой коэффициент усиления. Свое название каскад получил по нагрузке по постоянному току в цепи коллектора (стока) — резистору . Рассмотрим принципиальные схемы резисторных каскадов на биполярных и полевых транзисторах (рис. 15.1). Резистор определяет нагрузку каскада по постоянному току. Через него напряжение источника поступает на коллектор. Резисторы , и обеспечивают заданное напряжение смещения на эмиттерном переходе и температурную стабилизацию токов транзистора. , — разделительные конденсаторы: отделяет источник сигнала от попадания на него постоянного напряжения, защищает вход транзистора VT2 от постоянного напряжения, благодаря чему на вход следующего каскада попадает только переменная составляющая сигнала.

Таким образом, в схеме имеются усилительный элемент, его нагрузка по постоянному и переменному току, а также цепи межкаскадной связи, подачи смещения и эмиттерной стабилизации. На вход первого каскада поступают от источника сигнал, который необходимо усилить, и напряжение смещения для выбора точки покоя. Усиленный сигнал через разделительный конденсатор подается па вход второго каскада.

Аналогичные цепи содержит схема (см. рис. 15.1,6), где в качестве усилительного элемента используется полевой транзистор с управляющим PN-переходом. —сопротивление нагрузки по постоянному току в цепи стока; цепь служит для подачи постоянного автоматического смещения на вход полевого транзистора. , — разделительные конденсаторы, которые используются для тех же целей, что и в схеме на биполярном транзисторе, Rз — сопротивление в цепи затвора. Через это сопротивление напряжения смещения подается на затвор.

Рис. 15.1. Принципиальная схема резисторного каскада на биполярное (а) и на полевом (б) транзисторах

Анализ работы резисторного каскада сводится к тому, чтобы подобрать такие элементы схемы, которые обеспечат наибольшее усиление и наименьшие частотные и фазовые искажения. Так как усилители звуковой частоты и широкополосные усилители требуют различного подхода к анализу своей работы, то каждый из этих типов предварительных усилителей будет рассмотрен отдельно.

Выводы. 1. Каскады предварительного усиления должны обеспечить усиление входного сигнала до уровня, который необходимо подать на вход оконечного каскада. 2. К каскадам предварительного усиления предъявляют следующие основные требования: получение максимального усиления от отдельного каскада; получение минимальных частотных, фазовых, переходных и нелинейных искажений сигнала. 3. Основным каскадом предварительного усиления является резисторный каскад.

Дата добавления: 2015-09-18 ; просмотров: 3712 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

бет 9/10
Дата 01.04.2016
өлшемі 0.63 Mb.
түрі Сборник
    Бұл бет үшін навигация:

  • 4.1 Персональный компьютер с установленной программой "Multisim 10.1".
  • 6.1 Загрузить систему " Multisim 10.1 ".
Читайте также:  Верстак из фанеры своими руками чертежи

Исследование резисторного каскада предварительного усиления (КПУ)

1.1 Исследовать свойства резисторного каскада на биполярном транзисторе (БТ).

1.2 Исследовать роль блокировочного конденсатора в цепи эмиттера.

2.1 Электронные приборы и усилители. Учебник / Ф.И.Вайсбурд, Г.А. Панаев, Б.И.Савельев. – Москва: Либрком, 2009

3 Подготовка к работе:

3.1 Подготовить бланк отчёта.

3.2 Изучить теоретический материал.

4 Основное оборудование:

4.1 Персональный компьютер с установленной программой "Multisim 10.1".

5.1Исследовать амплитудную характеристику каскада и определить динамический диапазон усилителя.

5.2 Исследовать амплитудно-частотную характеристику каскада при отключенном и включенном блокировочном конденсаторе.

5.3 Сделать выводы по результатам исследований.

6 Порядок выполнения работы:

6.1 Загрузить систему " Multisim 10.1 ".
6.2 Загрузить проект ib 8_1. Схема исследования данного проекта приведена на рисунке 1.

6.3 Определение динамического диапазона

6.3.1 Установить на генераторе сигнала частоту 1 кГц и исследовать амплитудную характеристику усилителя. Результаты измерений занести в таблицу 1

Таблица 1

UВХ, мВ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
UВЫХ, мВ

6.3.2 По результатам измерений построить амплитудную характеристику каскада Uвых = f (Uвх), при f = 1 кГц.

6.3.3 Определить по графику динамический диапазон усилителя, ограниченный Uвх макс .

6.4 Исследование АЧХ.

6.4.1 Установить на генераторе напряжение входного сигнала, равное 0,3*Uвхмакс, подключить блокировочный конденсатор С = 50мкФ или отключить его (С=0мкФ), и изменяя частоту входного сигнала (таблица 2), измерить напряжение на выходе усилителя.

Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2 Uвх =____________

Сблок. f, Гц 50 80 100 160 400 10 3 2*10 3 4*10 3 6.3*10 3 8*10 3 10 4
50 мкФ Uвых, мВ
0 мкФ Uвых, мВ

6.4.2 По результатам измерений рассчитать по формуле (1) и занести в таблицу 2 значение коэффициента усиления на каждой частоте:

, (1)

где Uвых. – выходное напряжение на исследуемой частоте, В;

Uвх. – входное напряжение, В.

6.4.3 Построить график АЧХ как функцию К = f(f) при Uвх=const.Для построения АЧХ воспользоваться логарифмическим масштабом оси частот (таблица 3).

Таблица 3

f, Гц 50 80 100 160 400 10 3 2*10 3 4*10 3 6.3*10 3 8*10 3 10 4
х, см 2,7 3,6 4 4,8 6,4 8 9,2 10,4 11,19 11,61 12

6.4.4 Сделать вывод по результатам работы, оценив усилительные свойства каскада и влияние на них подключения/отключения блокировочного конденсатора.

7 Содержание отчёта:

7.1 Титульный лист.

7.3 Схема измерений.

7.4 Таблицы измерений.

7.5 Необходимые расчёты.

7.6 Графики характеристик.

7.7 Вывод по проделанной работе

8 Контрольные вопросы:

8.1 Назначение резисторного каскада на биполярном транзисторе?

8.2 В чем заключается преимущество резисторного каскада на биполярном транзисторе?

8.3 Каким способом по переменному току включен транзистор?

8.4 Какое назначение имеет каждый из элементов схемы каскада?

8.5 Запишите путь протекания постоянной и переменной составляющих входного (выходного) тока каскада.

8.6Как изменяется неравномерность АЧХ при увеличении (уменьшении) ёмкости разделительного конденсатора на (входе) выходе?

8.7 Как изменяется неравномерность АЧХ при подключении (отключении) ёмкости блокировочного конденсатора в эмиттерной цепи?

8.8 Как изменяется величина коэффициента усиления каскада при подключении (отключении) ёмкости блокировочного конденсатора в эмиттерной цепи?

Резисторные каскады на биполярных и полевых транзисторах являются основными типами усилительных устройств, на основе которых строятся разнообразные схемы электрических устройств различного назначения.

Читайте также:  Акварельные карандаши как рисовать

Их широкое применение обусловлено: достаточно хорошим качеством передачи сигнала, простой схемой с не дорогостоящими компонентами, возможностью регулировать диапазон рабочих частот подбором параметров элементов и включением корректирующих цепей, возможностью реализации в интегральной технологии, универсальность схемы.

Хорошее качество передачи сигнала обеспечивается тем, что можно получить высокий коэффициент усиления по напряжению, если использовать в качестве усилительного элемента (УЭ) биполярный транзистор (БТ), включенный в схему с общим эмиттером (ОЭ). Нелинейные искажения малы, так как усилительные элементы работают в режиме малого сигнала без отсечки. Такие каскады имеют широкий динамический диапазон.

Схемы такого каскада, кроме УЭ, содержат только резисторы и конденсаторы.

Существует возможность регулировать диапазон рабочих частот подбором параметров элементов схемы и включением корректирующих цепей.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) резисторного каскада определяется:

      • в области нижних частот (ОНЧ) емкостями разделительных конденсаторов межкаскадных связей (Ср), то есть для уменьшения нижней частоты (fн) и расширения диапазона частот надо выбрать бОльшую величину емкости разделительных конденсаторов, и, наоборот, уменьшение емкости приведет к росту частотных линейный искажений на НЧ.
      • в области верхних частот (ОВЧ) искажения вызывает сам УЭ, и его выбор определяет верхнюю частоту диапазона (fв). Если выбирается низкочастотный УЭ, то его паразитная емкость относительно велика, и передача высокочастотных составляющих сигнала будет ограничена, то есть верхняя частота диапазона уменьшается. Если выбирается более качественный высокочастотный УЭ, что означает, что он обладает меньшей паразитной емкостью, то верхняя частота диапазона увеличится, и диапазон рабочих частот расширится.

      Подключение цепей коррекции в виде частотно-зависимой отрицательной обратной связи (ООС) или частотно-зависимой нагрузки УЭ позволяет расширить границы частотного диапазона, уменьшая fн и увеличивая fв, за счет компенсации частотных искажений, таким образом, можно расширять диапазон частот от звуковых частот (УЗЧ) до широкополосного усилителя (ШПУ).

      Есть возможностью реализации резисторных каскадов в интегральной технологии, т.к. элементы, входящие в состав каскада, реализуются в основных технологиях полупроводниковых интегральных микросхем (ПИМС) или гибридных интегральных микросхем (ГИМС).

      Если интегральная емкость разделительных конденсаторов получается недостаточно большой емкости или имеет нерационально большую интегральную площадь, то можно заменить их навесными элементами, что часто применяется на практике.

      Универсальность схемы резисторных каскадов объясняется тем, что большую часть свойств каскада определяет сам УЭ и его способ включения. Заменяя способ включения УЭ, например, с общего эмиттера (ОЭ) на общий коллектор (ОК) БТ, вместо усилителя напряжения получаем согласующий каскад с высоким входным сопротивлением (Rвх) и низким выходным сопротивлением (Rвых). Заменяя БТ на полевой транзистор (ПТ), мы можем увеличить входное сопротивление Rвх каскада и расширить динамический диапазон усиления, так как ПТ имеет более низкие собственные шумы и высокое входное сопротивление. С помощью цепей коррекции каскад усиления звуковой частоты (УЗЧ) можно превратить в широкополосный усилитель (ШПУ). Из него же также различными схемотехническими приемами можно создать фазоинверсные каскады (ФИК) и дифференциальные усилители (ДУ).

      Ссылка на основную публикацию
      Испаритель отработанного масла своими руками
      Идея, которая предполагает использование отработанного масла в роли активного энергоносителя для обогрева, не является новой. Ввиду того, что на станциях...
      Изготовление столешницы из эпоксидной смолы своими руками
      Столешницы из эпоксидки с каждым годом становятся все популярнее. И это несмотря на то, что стоимость их в магазине или...
      Изготовление топливных брикетов дома
      Можно ли сделать топливные брикеты своими руками ? Этот вопрос интересует сегодня многих владельцев загородных участков. И народные умельцы не...
      Испечь французский багет дома
      Традиционный французский багет 2 ч. ложки сахара 1 ст. ложка масла (лучше сливочного) Как приготовить французский багет на опаре: Из...
      Adblock detector