Усилитель широкополосный
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
¶им источника сигнала.
Искажения в области верхних частот будут максимальными, если движок потенциометра находится в верхнем положении, то есть Rр1=0; Rр2=Rрег. Постоянную времени верхних частот для этой цепи можно найти по формуле
4. Расчет усилителя в области низких частот
Искажения в области больших времен вносят, в основном, разделительные и блокировочные емкости. Произведем расчет этих элементов, исходя из условий ТЗ.
Теперь, когда известно количество искажающих элементов, можно найти искажения в области нижних частот приходящиеся на один элемент, используя формулу (3.4) и (6.1)
(6.1)
Разделительные емкости находятся из формулы [1]:
,
где и - сопротивления, стоящие слева и справа от емкости.
Блокировочную емкость в цепи эмиттера можно найти из выражения
Таким образом, для входного каскада (сразу перейдем к номинальным значениям)
Для предоконечного каскада
Для выходного каскада
5. Оценка нелинейных искажений
Для оценки нелинейных искажений найдем коэффициент гармоник оконечного каскада. Определим коэффициент гармоник графическим способом, использую динамические характеристики транзистора. Проходная характеристика представлена в приложении А. Для остальных каскадов нет смысла искать его так как они работают в малосигнальном режиме и погрешности самих построений будут очень большие. Найдем токи гармоник, как описано в [3]:
Используя входную и выходную динамические характеристики, построим сквозную динамическую характеристику транзистора.
ЭДС источника входного сигнала определим по следующей формуле:
(7.1)
,
Результаты вычислений сведем в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
iк, мА90120200250290iб, мА2,53,75457,5Uб, В1,11,151,251,31,4ec, В2,2752,9153,33,654,925
По полученным значениям построим сквозную динамическую характеристику транзистора (рисунок 7.1).
Для количественной оценки нелинейных искажений используется коэффициент гармоник kг, который определяется следующим образом
(7.2)
При активной нагрузке усилителя (а мы имеем дело именно с таким случаем) отношение мощностей можно заменить отношением квадратов токов (напряжений), беря амплитудные или действующие значения этих величин.
(7.3)
Рисунок 5.1 Сквозная динамическая характеристика транзистора
Для оценки уровня нелинейных искажений ограничимся вычислением амплитуд первых четырех гармонических составляющих, т.к. вклад остальных гармоник в нелинейные искажения относительно мал.
Из рисунка 2.5 определим параметры необходимые для расчета:
imax=290 мА, i1=263 мА, i0=200 мА, i2=135 мА, imin=90 мА.
Определим амплитуды токов отдельных гармонических составляющих.
(7.4)
(7.5)
(7.6)
(7.7)
Подставим значения в формулы (7.4)-(7.7) :
,
, ,
.
Найдем коэффициент гармоник:
6. Построение результирующей амплитудной и фазовой характеристики
Для построения амплитудной и фазовой характеристик усилителя времен воспользуемся выражением
(8.1)
Где каждый множитель Ki(f) - это АЧХ каждого каскада с учетом искажений на верхних частотах, например первый находится как
(8.2)
Каждый множитель Kni(f) - это АЧХ каждого искажающего элемента, например для первого найдем как
(8.3)
Остальные находятся аналогично.
Где каждого искажающего элемента находится в обратном порядке нахождения емкостей, но с учетом принятого номинала. Изобразим полученные характеристики, но для перед построением пронормирую на максимальное значение
7. Расчет устойчивости
Т.к. для всех каскадов усилителя был использован один и тот же источник питания, то и за наличия его внутреннего сопротивления Rип=(10-20)Ом в усилителе возникают паразитные ОС, приводящие к самовозбуждению. Самым эффективным и достаточно простым способом уменьшения паразитных ОС является применение развязывающих RC-фильтров, включаемых последовательно и параллельно источнику питания. Используем параллельное включение развязывающего фильтра, т.к. в этом случае можно запитывать все каскады от одного источника питания при использовании всего одной RC-цепочки (экономия элементов).[1]
Для недопущения самовозбуждения необходимо, чтобы петлевое усиление bК было меньше 0.06.
Произведем расчет для оценки устойчивости:
(9.1)
К - коэффициент усиления УУ
К=638
(9.2)
где Rп - сопротивление источника питания 10-20 Ом;
Rкп - сопротивление коллектора п-каскада.
(9.3)
Xсф и Rф - соответственно сопротивление фильтра и его конденсатора.
Rф=1800 Ом;
(9.4)
К3=(Rг RвхТр Rб1)/( Rг RвхТр Rб1+ Rб2) (9.5)3=0.06
K=0.0910.0810.06638=0.028
Из расчёта видно, что цепь получилась устойчивой bК>0.06.Следовательно необходимо увеличить .Для того чтобы цепь была устойчива , тогда bК=0.05.
Заключение
В результате проделанной работы получили схему, устойчиво работающую в диапазоне температур от +10С до +40С. Коэффициент усиления , входное сопротивление усилителя , входная ёмкость . Обеспечивается плавная регулировка усиления на -12 дБ.
Список использованных источников