В данном разделе проведен схемотехнический расчет усилителя. Расчет выполнен с учетом термостабилизации рабочей точки каскада на биполярном транзисторе. Подобрана элементная база, необходимая для конструирования устройства.
В данном разделе производится комплексное моделирование усилителя сигналов звуковых частот, включающее анализ по постоянному току, анализ по переменному току, спектральный анализ, температурная стабильность схемы и др. Результаты моделирования сопоставляются с аналитическим расчетом схемы, анализируется корректность расчетов, изучается поведение схемы при отклонении параметров электрорадиоэлементов от номинальных значений. В качества объекта исследования и анализа, демонстрирующего возможности и последовательность использования инструментов САПР Electronics Workbench, создадим виртуальную лабораторную установку показанную на рис.2.1.
Рисунок 2.1 – Схема виртуальной лабораторной установки с расчетными значениями элементов
Рисунок 2.2 – Осциллограмма усилителя
Рисунок 2.3 – АЧХ усилителя
На рис.2.3 показано АЧХ усилителя с начальной рабочей частотой 300Гц и коэффициентом усиления Ku=13,4. АЧХ имеет линейный характер в диапазоне рабочих частот.
Рисунок 2.4 – Схема виртуальной лабораторной установки с номинальными
значениями элементов
Рисунок 2.5 – Осциллограмма усилителя
Рисунок 2.6 – АЧХ усилителя
На рис.2.3 показано АЧХ усилителя с выбранной стандартной элементной базой, начальная рабочая частота 300Гц и коэффициент усиления Ku=13,9. АЧХ имеет линейный характер в диапазоне рабочих частот.
При выборе стандартной элементной базы значений резисторов и конденсаторов(ряд Е96), значение коэффициента передачи увеличивается с расчетных13,4 до 13,9.
Цель анализа схемы по постоянному току или анализа статического режима
(опция «Analysis|DC Operating Point») заключается в том, чтобы получить первичную информацию о токах и напряжениях в ключевых узлах схемы (нодах) и, тем самым, сделать выводы о том, в каком режиме(линейном или нелинейном) работает анализируемое устройство.
Рисунок 2.5 – Режимы работы каскадов
Анализируя полученные результаты, можно сделать следующие выводы:
а) максимальный ток потребления каскада составляет 4,43мА (параметр V2#branch – знак минус говорит о том, что ток вытекает (отбирается) изисточника питания V1);
б) транзистор находится в активном линейном режиме – об этом свидетельствуют напряжение на коллекторе транзистора Uк=3,42В (параметрQ1#collector) и напряжение на резисторе R2 (контакт 2) UR2 = 1,41 В, которое больше напряжения насыщенного p-n-перехода Uбэнас=0,75В,и напряжение питания Uп =7 В(контакт 15).
в) благодаря резистору R3 в цепи эмиттера обеспечивается последовательная отрицательная обратная связь по току, обеспечивающая термостабилизацию рабочей точки каскада в широком диапазоне изменения температур.
г) в отсутствии сигнала ток в нагрузку не передается и выходное напряжение равно нулю (напряжение в точке 20).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.