Содержание Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1 Описание электрической схемы усилителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
2 Исходные данные для расчета усилителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Расчет усилителя по постоянному току. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4 Расчет усилителя по переменному току. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Построение частотных характеристик усилителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6 Оценка искажений усилителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Список используемых источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Приложение А. Перечень элементов
У
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта по дисциплине "Общая электротехника и электроника" является приобретение самостоятельных навыков расчета современных усилителей на биполярных и полевых транзисторах.
Важной задачей при проектировании радиоэлектронных средств является усиление электрических сигналов по току, напряжению или мощности до требуемой величины и, следовательно, разработка теории усилителей и методика их расчета.
При расчете усилителей первоочередной задачей является проведение сравнительного анализа схемотехники усилителей аналогичного назначения. Кроме того, необходимо учитывать новейшие достижения усилительной техники и современной элементной базы.
1 Описание электрической схемы усилителя
Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с ОЭ приведена на рисунке 1.
Усилительный каскад выполнен на биполярном транзисторе n-p-n-типа. На вход усилителя подключен источник входного сигнала Ec, который имеет внутреннее сопротивление Ri. Конденсаторы Cp1 и Cp2 предназначены для разделения режима работы усилителя по постоянному току, не пропускают постоянную составляющую переменного сигнала. Резисторы Rб1 и Rб2 составляют делитель напряжения на входе транзистора, формируют напряжение смещения, которое определяет положение рабочей точки транзистора на нагрузочной прямой на выходных характеристиках транзистора. Резистор Rк является нагрузочным в цепи коллектора по постоянному току, определяет выходное сопротивление усилительного каскада и коэффициент усиления по напряжению KU. С увеличением значения Rк (до определённого ограничения) коэффициент KU возрастает.
Рисунок 1 - Схема усилительного каскада с ОЭ
Для термостабилизации рабочей точки транзистора применяется последовательная отрицательная обратная связь по току, которая формируется через резистор Rэ. Конденсатор Cэ является шунтирующим, служит для увеличения коэффициента усиления каскада по переменной составляющей, а также для формирования частотной характеристики усилителя.
Усилительный каскад на рисунке 1 имеет параллельную структуру, является фазоинверсным, так как фаза выходного напряжения изменяется на угол π по отношению к входному напряжению. Усилитель с ОЭ усиливает входной сигнал по току, напряжению и мощности. Входное сопротивление каскада определяется сопротивлениями Rб1, Rб2 и входным сопротивлением транзистора h11. Выходное сопротивление каскада зависит от сопротивления коллектора
Rвых ≈ Rк ≈ 1/h22.
Коэффициент усиления по напряжению определяется зависимостью выходного напряжения от входного
KU=Uвых/ Uвх.
Ток коллектора рассчитывается на основе тока базы Iб и коэффициента передачи тока базы β
Iк= β Iб.
Частотные свойства усилителя зависят от частотных характеристик базового транзистора, выходного сопротивления источника сигнала и нагрузки.
Нелинейные искажения усилительного каскада определяются внутренним сопротивлением генератора на входе, сопротивлением нагрузки и уровнем амплитуды выходного сигнала.
Усилительные каскады на биполярных транзисторах находят наибольшее применение в предварительных усилительных каскадах, так как усиливают ток и напряжение, а следовательно, обеспечивается усиление сигнала по мощности.