Анализ статического и динамического режимов работы каскада с ОЭ. Статистические параметры каскада с ОЭ, страница 2

Определим значение выходного сопротивления и коэффициента ОС:

, коэффициент ОС

4. Показать изменение высшей частоты усиления при введении простой ВЧ коррекции с Lк=50мкГн.

Рассчитаем значение коэффициента ВЧ искажений, который показывает, на какую величину изменится постоянная времени области ВЧ при введении цепи коррекции:

Со=Сн=1000пФ=10*10^-10 Ф

Для найденного значения по нормированным характеристикам находим график со значением м=0,07, на уровне 0,7 ищем точку пересечения с графиком м и опуская перпендикуляр на ось находим значение Х

Х=1,6

Где,

Fк=Fв*Х= 157000*1,6=251200 Гц – новая скорректированная частота.

При введении простой высокочастотной коррекции диапазон усиливаемых частот увеличился.

5. Определить параметры выходного импульсного сигнала при длительности входного импульса сек.

Параметрами выходного импульсного сигнала являются время установления и спад вершины импульса.

Найдем время установления выходного импульса:

Найдем время спада вершины импульса:

Задача 2

Выбрать транзисторы, напряжение питания и рассчитать основные параметры выходного каскада (рис.2), обеспечивающего мощность Рн=1*N1 Вт на нагрузке                     Rн = 4*N2 Ом, работающего в диапазоне частот 100-20000 Гц при коэффициенте частотных искажений М = 3 дБ. Построить зависимости отдаваемой и потребляемой мощности каскада от уровня входного сигнала.

Рн=1 Вт                                                                                                                        N1 = 1

Rн =20 Ом                                                                                                                   N2 = 5

Рис.2. Усилитель мощности.

Решение:

Данный каскад - двухтактный бестрансформаторный одноступенчатый выходной каскад, выполненный на основе комплементарных транзисторов (транзисторы противоположных проводимостей p-n-р и n-p-n типов), что дает возможность управления работой каскадом одним входным сигналом.

1. Транзисторы выбираем, исходя из а) условия соответствия мощности рассеяния на коллекторе отдаваемой мощности 

Р_кдоп=(0,4…0,6)Р_н=0,5*1=0,5Вт б) требуемого частотного диапазона

Граничная частота усиления: , где    F_B=20 кГц;    М_в=3дб=1,41, тогда

.

в) Параметры транзисторов должны быть как можно более близкими.

г) В цепи эмиттеров вводятся резисторы с небольшим сопротивлением для выравнивания выходных токов транзисторов:

R=0.5R_н =0,5*20=10 Ом.

Выбираем транзисторы КТ814А (p-n-p) и КТ815А(n-p-n), с параметрами:

h₂₁=40

U_кэнас=0,6В

U_кэmax=40В

Рк=10Вт

h₁₁=35 Ом

2. Расчет напряжения питания Ео

, где  - коэффициент использования источника питания по напряжению.

3. Определяем амплитуды выходного тока I_км и напряжения U_эм

Поскольку на каждое плечо приходиться половина напряжения питания, то , тогда

.

4. Расчет потребляемого  каскадом тока Io:

Для режима работы класса АВ ток в рабочей точке составляет: , тогда

;

5. Расчет элементов смещения R₁ и R₂:

 - ток базы в рабочей точке;

-ток делителя;

U_бо=U_кэнас=1.2В- напряжение базы в рабочей точке, тогда

.

6. Расчет входных параметров каскада:

Входное сопротивление , где

R_д=0.5R₁=0.5*1.29=645 Ом – сопротивление делителя по переменному току.

Входное управляющее напряжение , где

 -коэффициент усиления.

Найдем емкости конденсаторов С₁ и С₂:

Распределим частотные искажения поровну между входом и выходом:

, тогда      ,

=1.41

Выбираем С_вх = 6,8 мкФ

Выбираем С_вых = 150 мкФ

Расчет мощностей каскада;

P_o= Io *Eo= 0.123 *14=1.72Вт- потребляемая мощность;

 - отдаваемая мощность;

- рассеиваемая мощность на каждом транзисторе.

Построим зависимости потребляемой и отдаваемой мощностей от входного сигнала:

По полученным зависимостям строим графики P_o=f(U_вх) и   P=f(U_вх)

Графики зависимостей P_o=f(U_вх) и   P=f(U_вх).

Задача 3

Рассчитать на основе операционного усилителя генератор гармонических сигналов с частотой генерации F₀ = 1000*N2 = 5000 Гц.

Частотно – зависимая цепь – мост Вина.

Рис.4 Схема RC-генератора с мостом Вина на основе ОУ.

На схеме представлен усилитель, представляющий собой ОУ, охваченный цепью ООС и имеющий коэффициент усиления К.

С помощью частотно-зависимой RC-цепи (мост Вина ) этот усилитель охвачен цепью положительной обратной связи.

На частоте f₀ коэффициент передачи моста Вина равен 1/3. Следовательно, для соблюдения условия баланса амплитуд необходимо, чтобы  и для соблюдения баланса фаз

Если условие самовозбуждения  выполняется только для одной частоты, то на выходе генератора поддерживается синусоидальное напряжение этой частоты.

Если это условие выполняется для нескольких частот, то выходное напряжение оказывается не синусоидальным, в нем имеется несколько гармоник.

Предельная частота усиления равна:

Зададимся добротностью резонансной цепи Q = 200

Т.к. , следовательно

Зададимся значением емкости резонансной цепи:

Так как , следовательно

Выбираем операционный усилитель и для конкретного операционного усилителя расчитываем:

 ;     

Список литературы

1.  Шамшин В.Г. Устройства усиления электрических сигналов: Учебное пособие / Владивосток: ДВГТУ,2000.

2.  Гусев В.Г., Гусев Ю.И. Электроника – М.: Высшая школа, 1991.

3.  Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник под редакцией Н. Н. Горюнова. . 2-е издание,1985г.