Однокаскадные усилители
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Контрольная работа №1
Однокаскадные усилители
Содержание
Введение
1. Расчет однокаскадного усилителя
1.1 Принципиальная схема каскада
.2 Малосигнальные параметры транзистора
1.3 Расчет сопротивлений резисторов
1.4 Эквивалентная схема каскада
.5 Расчет емкостей разделительных конденсаторов
.6 Способы повышения коэффициентов усиления каскада
. Линейные узлы на ОУ
.1 Расчет линейной схемы на ОУ
.2 Функция передачи для реального ОУ
.3 Амплитудно-частотная характеристика
сигнал частота транзистор каскад усилитель
Введение
Исходные данные для расчета выбираются в соответствии с вариантом и содержат вид транзистора (ПТ - полевой, БП - биполярный транзисторы), схему включения транзистора (ОЭ, ОИ, ОБ и т.п.), положение рабочей точки транзистора, напряжение питания, параметры источника сигнала и нагрузки, нижнюю граничную частоту. В результате расчета необходимо:
построить принципиальную схему каскада;
определить малосигнальные параметры транзистора в окрестностях рабочей точки;
исходя из положения рабочей точки, рассчитать сопротивления резисторов усилительного каскада;
составить эквивалентную схему каскада в области средних частот и рассчитать с ее помощью основные параметры каскада;
рассчитать емкости разделительных конденсаторов;
предложить способ повышения коэффициента усиления каскада.
Исходные данные:
Схема каскада: ОС - с общим стоком.
Тип транзистора: ПТ - полевой транзистор.
Рабочая точка:
=5 В, =1 мА .
Еп=10 В.
Rг = 100 кОм.
Rн = 2 кОм.
fн = 20Гц.
1. Расчет однокаскадного усилителя
1.1 Принципиальная схема каскада
Как известно, для каждого вида транзисторов существуют три схемы включения, и основные свойства каскада в первую очередь определяются схемой включения транзистора.
Согласно варианту, рассчитывается каскад на полевом транзисторе по схеме с ОС (рис.1). Входной сигнал поступает на затвор транзистора, а выходной формируется на стоке. К схеме задания рабочей точки подключены через разделительные конденсаторы С1 и С2 источник входного сигнала к затвору и нагрузка Rн к стоку.
Рис. I.1 Усилительный каскад с общим стоком
В этом усилительном каскаде резистор R2 (Рис. I.1) исключен, т.к. никаких полезных функций в данной схеме включения транзистора он не выполняет, а резистор R4 используется для более удобного задания рабочей точки транзистора.
1.2 Малосигнальные параметры транзистора
Малосигналъные параметры транзистора - это параметры его эквивалентной схемы, необходимые для расчета основных усилительных свойств каскада. Необходимо учитывать, что, во-первых, они определяются не абсолютными значениями токов и напряжений, а их приращениями относительно рабочей точки транзистора, и, во-вторых, их величина зависит от положения рабочей точки, т.е. для разных значений постоянных токов и напряжений даже для одного и того же транзистора малосигнальные параметры могут существенно отличаться.
Малосигнальные параметры транзисторов могут быть определены по вольт-амперным характеристикам (ВАХ).
Определим малосигнальные параметры полевого транзистора для рабочей точки Ic = 1 мА, Uc =5 В, используя ВАХ рис. 2.:
Крутизна
;
;
выходное сопротивление
.
Для рабочей точки =5 В, =1 мА параметры полевого транзистора имеют следующие значения: S=3,75 мА/В, Rст,= 20 кОм, = -0,8 В.
Рис. I.2. Вольтамперные характеристики полевого транзистора
1.3 Расчет сопротивлений резисторов
Резисторы R1-R4 и источник постоянного напряжения +ЕП (см. рис. 1.1, 1.2) определяют рабочую точку транзистора. Для их расчета необходимо составить систему уравнений по постоянному току. Так как разделительные конденсаторы С1 и С2 для постоянного тока имеют бесконечно большое сопротивление, то источник сигнала Ег и нагрузка RH из уравнений исключаются. Исходными данными для расчета являются +ЕП и параметры рабочей точки транзистора.
Из уравнения Еп = легко определяется величина R3. Величину R1 (сопротивление по постоянному току в цепи затвора) из соображений стабильности рабочей точки рекомендуют выбирать из диапазона 500 - 1000 кОм, a R4 определяется уравнением
.
Для исходных данных
ЕП=10 В.
мА. =5 В.
= -0,8 В.
и схемы рис. I.1 получим:
кОм.
R1=510 кОм.
кОм.
Округляя до стандартных номинальных значений по ряду Е24, получим R1=510 кОм, R3=5.1 кОм, R4=680 кОм.
1.4 Эквивалентная схема каскада
Рис. I.3 Схема каскада для переменных составляющих.
Рис. I.4. Эквивалентная схема каскада для области средних частот
Эквивалентная схема каскада, необходимая для расчета его усилительных параметров, составляется по известному алгоритму. Поскольку схема составляется для переменных составляющих токов и напряжений, замыкаем источник питания +ЕП , полагая его идеальным источником ЭДС. Далее, заменяем транзистор его линейной эквивалентной схемой и для области средних частот пренебрегаем инерционностью транзистора и реактивным сопротивлением разделительных конденсаторов С1, С2. Для эквивалентной схемы можно ?/p>