1.3 Построение усилителя на основе двух усилительных подсхем

рис.1.4

Частотная характеристика представлена на рис.1.2.

От недостатков усилителя, изображенного на рисунке 2.1, свободна схема усилителя переменного тока, представленная на рисунке 3.1. Этот усилитель состоит из двух усилительных подсхем: входная подсхема реализуется на неинвертирующем РУ (DA1,R1,R2,R3), что позволяет обеспечить большое входное сопротивление усилителя переменного тока; выходная подсхема представляет собой инвертирующий РУ (DA2,R4,R5) и используется для получения высокого коэффициента усиленияK_uвсего усилителя. Коэффициент усиления всего усилителя по переменному току: (3.1)

Из графиков, приведенных на рисунке 1.2 следует, что для получения наибольшей верхней граничной частоты f_Bусилителя (рисунок 3.1) целесообразно выбирать коэффициенты усиления инвертирующего и неинвертирующего РУ по модулю примерно одинаковыми.

Нижняя граничная частота (3.2)

Рекомендации:желательно, что бы все вычисленные сопротивления были не больше 10 МОм, а выбираемая емкость - не более 3 мкФ.

Выберем емкость С1=С2=1 мкФ.

Из соотношения (3.2)

Для получения наибольшей частоты fв коэффициенты должны быть примерно одинаковыми, тогда

Для инвертирующего РУ

Для неинвертирующего РУ

2. Моделирование усилителей переменного тока в сети Multisim

1. Усилитель с одной усилительной подсхемой

Ручной расчет схемы рис.1.3

Рекомендации: желательно, чтобы все вычисленные сопротивления были не более 3МОм, а выбираемая емкость не более 3мкФ.

Выберем емкость С1=С2=1мкФ

Экспериментально определим коэффициент усиления в полосе пропускания Ku, нижнюю граничную частоту полосы пропускания, верхнюю граничную частоту и сравним полученные результаты с данными из технического задания.

Рисунок 2.1Схема неинвертирующего РУ в Multisim

Рисунок 2.2Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Коэффициент усиления примерно равен 63,393 дБ.

Коэффициент усиления по ТЗ

Следовательно схема на Multisim построено верно.

Рисунок 2.3 Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Нижняя граничная частота удовлетворяет условию технического задания.

Рисунок 2.4 Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Верхняя граничная частота намного меньше заданной. Следовательно, схема усилителя на базе одного не инвертирующего РУ, проставленная на рис.1.3, нам не подходит, так как не удается получить необходимую полосу пропускания.

2.2Усилитель с двумя усилительными подсхемами

Ручной расчет схемы рис.1.4

Рекомендации: желательно, чтобы все вычисленные сопротивления были не более 3МОм, а выбираемая емкость не более 3мкФ.

Выберем емкость С1=С2=1мкФ

Экспериментально определим коэффициент усиления в полосе пропускания Ku, нижнюю граничную частоту полосы пропускания, верхнюю граничную частоту и сравним полученные результаты с данными из технического задания.

Схема аналогична схеме на рис.1.4

Рисунок 2.6 Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Коэффициент усиления в полосе пропускания

Коэффициент усиления по ТЗ

Следовательно схема на Multisim построено верно.

Рисунок 2.7 Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Нижняя граничная частота удовлетворяет условию технического задания.

Рисунок 2.8 Показания плоттера при запуске схемы согласно ТЗ (сверка )

Верхняя граничная частота удовлетворяет условию технического задания.

Как видно из полученных результатов, усилитель, состоящий из двух усилительных подсхем, имеет полосу пропускания намного больше по сравнению с усилителем с одним не инвертирующем РУ. Данная схема усилителя переменного тока нам подходит.