Реферати українською » Коммуникации и связь » Розрахунок елементів однокаскадного підсилювача


Реферат Розрахунок елементів однокаскадного підсилювача

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Федеральне агентство за освітою РФ

>Уфимский державний авіаційний технічний університет

>Кумертауский філія

Кафедра ПА

Курсова робота

По дисципліни "Електроніка"

>Виполнил: студент групиАТПП-304

Ігнатьєв І.А.

Перевірив: викладач

Зимін Н.В.

>Кумертау 2010 р.


Зміст

 

Запровадження

1. Основні поняття

1.1Усилитель

1.2Усилители на біполярних транзисторах

1.3h-параметри біполярних транзисторів

1.4 Параметри транзистораП14

2.Расчет параметрів і опис принципової схеми устрою

2.1 Вибір робочої точки

2.2 Визначення коефіцієнтів посилення транзистора П 14

2.3Рассчитаем вхідний і вихідний опору транзистора П 14

2.4Расчет елементів підсилювача

2.5 Розрахунок ємностей конденсаторів

Укладання

Список використовуваної літератури

 


Запровадження

У цьому курсової роботі зроблено аналізу різних схемтермостабилизации. У процесі проектування справили аналітичний розрахунок підсилювача і варіантів її виконання.

Діяльність зроблено розрахунок елементіводнокаскадного підсилювача за схемою із загальною базою і розрахувати коефіцієнти посилення по току, напрузі і, вхідного і вихідного опору.

Через війну розрахунку розробили підсилювач низькою частоти із наперед заданими вимогами і номіналами елементів, яке можна використовувати для практичного застосування.

Отримані дані можна використовувати під час створення реальних підсилюючих пристроїв.


1. Основні поняття 1.1Усилитель

За позитивного рішення багатьох інженерних завдань, наприклад виміру атмосферного явища електричних інеелектрических величин, прийомі радіо сигналів, постійному контролі й автоматизації технологічних процесів, виникає у посиленні електричних сигналів. З цією метою служать підсилювачі.

>Усилитель - пристрій, яке здійснює збільшення енергії управляючого сигналу з допомогою енергії допоміжне джерело. Вхідний сигнал є хіба що шаблоном, відповідно до яким регулюється надходження енергії джерела до споживача.

У середовищі сучасних підсилювачах, широко застосовуваних промислової електроніці, зазвичай використовують біполярні і польові транзистори, а останнім часом - інтегральні мікросхеми.Усилители на мікросхемах мають високої надійністю іекономичностью, великим швидкодією, мають надзвичайно малі масу чуток і розміри, високу чутливість. Вони дозволяють посилювати дуже слабкі електричні сигнали.

Спрощено підсилювач (>усилительний каскад) можна якблок-схеми (мал.1.):

Цей підсилювач містить нелінійний керований елемент, зазвичай біполярний чи польовий транзистор, споживач і джерело електричної енергії.Усилительний каскад має вхідну ланцюг, до котрої я підводиться вхідний напруга (посилений сигнал), і вихідну ланцюг щоб одержати вихідного напруги (у сі ленний сигнал). Посилений сигнал має значно більшу потужність проти вхідним сигналом. Збільшення потужності сигналу відбувається поза рахунок джерела електричної енергії. Процес посилення здійснюється з допомогою зміни опору нелінійного керованого елемента, отже, і струму в вихідний ланцюга, під впливом вхідного напруги чи струму.Виходное напруга звільняє з керованого чи споживача. Отже, посилення грунтується на перетворення електричної енергії джерела постійноїЭДС в енергію вихідного сигналу з допомогою зміни опору керованого елемента згідно із закономзадаваемому вхідним сигналом.

Основними параметрамиусилительного каскаду є коефіцієнт посилення за напругою >Ku=U>вих/U>вх, коефіцієнт посилення по току ДоI=I>вих/I>вх і коефіцієнт посилення за проектною потужністю

Зазвичай, у підсилюючих каскадах все три коефіцієнта посилення значно більше одиниці. Однак у деяких підсилюючих каскадах одне із двох коефіцієнтів посилення може бути меншою одиниці, тобто. ДоU<1 чи ДоI <1. Але за будь-якого разі коефіцієнт посилення за проектною потужністю більше одиниці.

Залежно від цього, який параметр вхідного сигналу (напруга, струм чи потужність) потрібно збільшити з допомогоюусилительного каскаду, розрізняють підсилювальні каскади напруги, струму і.Усилительний каскад напруги має коефіцієнт посилення, зазвичай, рівний кількох десятків. У інженерній практиці часто-густо необхідно одержати значно більша коефіцієнт посилення за напругою, який досягає тисяч і навіть мільйонів. Аби вирішити такого завдання використовуютьмногокаскадние підсилювачі, у яких кожну наступну каскад підключено до виходу попереднього.

Залежно від виду які підлягають посиленню сигналів підсилювачі діляться:

1.Усилители гармонійних сигналів

(звукові сигнали виду U (>t) =U>O+>Ui*cos (>t+);

2.Усилители імпульсних сигналів.

3.Усилители постійного і перемінного струму.

4.Усилители низької культури й високої частоти (>20Гц -20КГц).

5.Усилители високої частоти.

6.Узкополосние і широкосмугові підсилювачі.

7. Виборчі підсилювачі.

8.Апериодические підсилювачі.

Способи сполуки (зв'язку) каскадів залежить відмногокаскадного підсилювача. Так було в підсилювачах постійного струму вхід наступного каскаду під'єднують до виходу попереднього каскаду безпосередньо чи з допомогою резисторів. Такі підсилювачі називають підсилювачами з безпосередньою чирезистивной зв'язком.

підсилювач конденсатороднокаскаднийтермостабилизация

У підсилювачах змінного напруги (>УВЧ,УНЧ іТИПУ) для зв'язку каскадів найчастіше використовують конденсатори ірезистори. Такі підсилювачі називають підсилювачами зрезистивно-емкостними зв'язками.

У виборчих підсилювачах, в підсилювачах потужності для зв'язку каскадів між собою і злочини для зв'язкуусилительного каскаду знагрузочним пристроєм іноді використовують трансформатори. Такі підсилювачі називають підсилювачами з трансформаторній зв'язком.

>Конденсатори і трансформатори в підсилювачах змінного напруги служать відділення перемінної складової напруги (вихідного) від постійної складової напруги на нелінійному керованому елементі, виникає від постійної складової струму, створюваної джерелом постійноїЭДС.

По способу включенняусилительного елемента розрізняють три основних типи підсилюючих каскадів як у біполярних, і на польових транзисторах.

Однією з найпоширеніших підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах є каскад із загальнимемиттером (каскад ОЕ).

Схемаусилительного каскаду транзистораn-p-n типу з ОЕ представлена на мал.2.

>Uвх, що слід посилити, подається джерела коливань на ділянкуБаза-Эмиттер. На Базу також подано позитивне усунення джерела Е1, що є прямим напругоюемиттерного переходу.

У ланцюзі бази протікає струм, отже, вхідний опір транзистора є невеликим.

Щоб не відбувалася втрата частини вхідного змінного напруги, внутрішній спротив джерела Е1шунтируется конденсатором. Його низькою частоті повинен мати опір в багато разів менше вхідного опору транзистора.

Ланцюг колектора харчується джерелаЕ2. Напруга джерела сучасних підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах становить зазвичай 10 - 30 У.

Для отримання посиленого вихідного напруги у ній включають опір навантаження.

Роботаусилительного каскаду відбувається так. Уявімоколлекторную ланцюг як еквівалентній ланцюга (рис.3.).

Напруга джерелаЕ2 ділиться міжRн та внутрішньою опором транзистора го, що він надає постійному струм колектора.

Внутрішнє опір транзистора приблизно дорівнює опоруколлекторного переходу для постійного струму:

Якщо на вхідну ланцюг включити джерело коливань, то, при зміні його

напруги змінюється струмемиттера. Це призводить змінаrдо, що зумовлює перерозподілу напруги джерелаЕ2 між R>o іrдо. У цьому змінне напруга на навантаженні то, можливо отримано вдесятеро більше, ніж вхідний.

Зміна струму колектора приблизно дорівнює зміни струмуемиттера й у багато разів більший зміни струму бази, у аналізованої схемою отримують значне посилення струму і дуже великий посилення потужності.

 

1.2Усилители на біполярних транзисторах

У підсилювачах на біполярних транзисторах використовується три схеми підключення транзистора: із загальною базою (рис.4;

7), із загальнимемиттером (див. мал.5;

8), із загальним колектором (див. мал.6;

>Рис.4Рис.5Рис.6

>Рис.7Рис.8Рис.9

На малюнках 4-6 показані схеми включення транзисторів з харчуванням вхідних і вихідних ланцюгів від окремих джерел харчування, але в малюнках 7 - 8 - з харчуванням вхідних і вихідних ланцюгів транзистора від джерела постійної напруги.

>Усилители у схемі включення транзистора із загальною базою характеризуються посиленням за напругою, відсутністю посилення по току, малим вхідним опором та очі великою вихідним опором.

>Усилители у схемі включення транзистора із загальним колектором характеризуються посиленням по току, відсутністю посилення за напругою, великим вхідним опором та з малим вихідним опором.

Найбільшого поширення набула отримала схема включення із загальнимемиттером. У схемою включення транзистора із загальнимемиттером підсилювач забезпечує посилення за напругою, по току, за проектною потужністю. Такий підсилювач має середні значення вхідного і вихідного опору порівнянню зі схемами включення із загальною базою й загальним колектором.

Порівняльні характеристики підсилювачів наведені у таблиці:

>Параметр Схема ОЕ Схема ПРО Схема ОК
коефіцієнт посилення по току >Десятки-сотни Трохи менше одиниці >Десятки-сотни
коефіцієнт посилення за напругою >Десятки-сотни >Десятки-сотни Трохи менше одиниці
коефіцієнт посилення за проектною потужністю Сотні - десятки тисяч >Десятки-сотни >Десятки-сотни
>Входное опір Сотні ом - одиницікилоом >Единици-десятки ом Десятки - сотнікилоом

>Виходное

опір

Одиниці - десяткикилоом Сотні _мулом - одиницімегаом

Сотні ом -

одиницікилоом

Параметри транзистора значною мірою залежить від температури. Зміна температури довкілля призводить до зміни робочого режиму транзистора у дуже простій схемою підсилювача включення транзистора із загальнимемиттером. Така проста схема підсилювача використовується дуже рідко. Для стабілізації режиму роботи транзистора за зміни температури використовують схемиколлекторной (>рис.11,12) іемиттерной (>рис.13, 14) стабілізації режиму роботи транзистора.

>Рис.10Рис.11.

>Рис.13Рис.14

>Коллекторная температурна стабілізація режиму роботи транзистора за схемою малюнка 5.12 використовується рідко, оскільки крім температурної стабілізації відбувається зменшення коефіцієнта посилення з допомогою негативною зворотний зв'язок по перемінному току. Усунути негативний зворотний зв'язок по перемінному току дозволяє конденсатор С1 у схемі, наведеної малюнку 5.13. Така стабілізація використовується, наприклад, в антенних підсилювачах для телевізійного прийому.

Як у промислових, і у радіоаматорських конструкціях широко застосовуєтьсяемиттерная температурна стабілізація режиму роботи транзистора. На малюнках 5.14 і 5.15 наведено схемиоднокаскадних підсилювачів на біполярних транзисторахn-p-n іp-n-p типів земиттерной температурної стабілізацією режиму роботи транзистора.

Простежимо ланцюга, якими протікають постійні струми в підсилювачі за схемою малюнка 5.14. Постійний струм дільника напруги протікає по ланцюга: плюс джерела харчування,резисториR1,R2, мінус джерела харчування. Постійний струм бази транзистораVT1 протікає по ланцюга: плюс джерела харчування, резисторR1, перехідбаза-емиттер транзистораVT1, резисторRе, мінус джерела харчування. Постійний струм колектора транзистораVT1 протікає по ланцюга: плюс джерела харчування, резисторRК, висновкиколлектор-емиттер транзистора, резисторRе, мінус джерела харчування. Біполярний транзистор у складі підсилювача працює у режимі, коли перехідбаза-емиттер зміщений у напрямку, а перехідбаза-коллектор - у протилежному. Тому постійна напруга нарезистореR2 дорівнюватиме сумі напруги на переходібаза-емиттер транзистораVT1 і напруження нарезистореRе:UR2=Uбе+Urе. Звідси випливає, що постійна напруга на переходібаза-емиттер дорівнюватимеUбе=UR2 -Urе.

Нехай температура довкілля збільшується. Внаслідок цього збільшуються постійні струми бази, колектора іемиттера, тобто. змінюється робоча точка транзистора. Струм дільника напруги нарезисторахR1,R2 вибирають значно більше струму бази транзистора. Тому напруга нарезистореR2 за зміни температури залишається практично незмінним (опір резистора від температури залежною), а напруга нарезистореRе зі збільшенням температури збільшується рахунок збільшення струмуемиттера за незмінної опір резистора у ланцюзіемиттера. Внаслідок цього напругабаза-емиттер зменшиться, що сприятиме зменшенню струму бази, отже, і сили струму колектора. Отже, робоча точка транзистора може сягнути вихідному стану. Наявність резистора у ланцюгиемиттера призводить до появи негативною зворотний зв'язок як у постійному, і по перемінному струмів. Для усунення негативною зворотний зв'язок по перемінному току паралельнорезисторуRе підключають конденсатор. Ємність конденсатора Се вибирають те щоб його опір перемінному току самісінькому низькою частотіусиливаемого сигналу було значно (приблизно в десять разів) менше опору резистора у подальшому ланцюгуемиттера.

У підсилювачах низькою частоти на біполярних транзисторах застосовуються розділювальні конденсатори великий ємності. Це, зазвичай,електролитические конденсатори, при підключенні що у електричну ланцюг необхідно дотримуватися полярність. Якщо джерелоусиливаемого сигналу немає постійної складової і до виходу підсилювача підключається навантаження, яка має постійної напруги у своїх затисках, то полярність конденсаторів під час використання транзисторівn-р-n типу повинна бути такою, як показано малюнку 5.14, а транзисторар-n-р типу - малюнку 5.15 (змінюється полярність включення джерела харчування і полярність підключення конденсаторів). Ємність розподільного конденсатора (конденсатор не вдомаусилительного каскаду) вибирають такий, що його опір було набагато меншою вхідного опору наступногоусилительного каскаду, чи набагато меншою опору навантаження самісінькому низькою частотіусиливаемого сигналу.

Останнім часом широко застосовуютьсядвухкаскадние підсилювачі з безпосередньою зв'язком між транзисторами (>рис.15). Такі підсилювачі застосовують у ролі вхідних підсилювачів низькою частоти, як антенних підсилювачів телевізійного сигналу та інших. У цих підсилювачах забезпечується температурна стабілізація режиму обох транзисторів. Розглянемо ланцюга, якими протікають постійні струми. Постійний струм бази транзистораVT1 протікає за такими ланцюгах: плюс джерела харчування, резисторR1, перехідбаза-емиттер транзистораVT2, резисторR2, перехідбаза-емиттер транзистораVT1, загальний провід, мінус джерела харчування; плюс джерела харчування, резисторRк, висновкиколлектор-емиттер транзистораVT2, резисторR2, перехідбаза-емиттер транзистораVT1, загальний провід, мінус джерела харчування. Постійний струм бази транзистораVT2 протікає по ланцюга: плюс джерела харчування, резисторR1, перехідбаза-емиттер транзистораVT2, резисторRе, загальний провід, мінус джерела харчування. Постійний струм колектора транзистораVT1 протікає по ланцюга: плюс джерела харчування, резисторR1, висновкиколлектор-емиттер транзистораVT1, загальний провід, мінус джерела харчування. Постійний струм колектора транзистораVT2 протікає по ланцюга: плюс джерела харчування, резисторRк, висновкиколлектор-емиттер транзистораVT2, резисторRе, загальний провід, мінус джерела харчування.

>Рис.15

При збільшенні температури збільшується струм бази першого транзистора. Це спричинить різке до підвищення струму колектора цього транзистора і поступового зменшення напруги між колектором першого транзистора й загальним дротом. Через війну зменшиться струм бази другого транзистора, що сприятиме зменшенню струму колектора другого транзистора. Напруга нарезистореRе зменшиться, і струм бази першого транзистора може сягнути своєму початкового значенням.

Вхідні ланцюга чутливого підсилювача низькою частоти обов'язково виконуютьсяекранированним дротом, причому екран сполучається з корпусом підсилювача лише у точці. Від вибору цієї точки залежить рівень заважаючих напруг.

 

1.3h-параметри біполярних транзисторів

Для розрахунку аналізу пристроїв з біполярними транзисторами використовують >h-параметри транзистора, включеного за схемою із загальнимемиттером. Електричне стан транзистора, включеного за схемою із загальнимемиттером, характеризується4-мя величинами: Iб, U>бе, Iдо, U>ке. Дві їх вважатимуться незалежними, а дві інші можна сформулювати них:

>Усилительний каскад із загальною базою (ПРО) - одне з трьох типових схем побудови електронних підсилювачів з урахуванням біполярного транзистора. Характеризується відсутністю посилення по току (коефіцієнт передачі близький до одиниці, але вже менше одиниці), високим коефіцієнтом посилення за напругою і помірним (порівняно з схемою із загальнимемиттером) коефіцієнтом посилення за проектною потужністю. Вхідний сигнал подається наемиттер, а вихідний звільняє з колектора. У цьому вхідний опір обмаль, а вихідний - велике. Фази вхідного і вихідного сигналу збігаються.

Особливістю схеми із загальною базою є мінімальна серед трьох типових схем підсилювачів ">паразитная" зворотний зв'язок із виходу вхід через конструктивні елементи транзистора. Тому схема із загальною базою найчастіше використовується для побудови високочастотних підсилювачів, особливо поблизу верхньої межі робочого діапазону частот транзистора.

Схема включення із загальною базою

Коефіцієнт посилення по току:Iвих/Iвх=Iк/Iе= [><1]

>Входное

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація