Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности





Скачать 125.96 Kb.
НазваниеУсилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности
Дата публикации21.07.2013
Размер125.96 Kb.
ТипРеферат
100-bal.ru > Физика > Реферат
ВВЕДЕНИЕ

Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности. Усилители импульсных сигналов – это устройства, в которых входной сигнал изменяется настолько быстро, что процесс установления колебаний в усилителе является определяющим при нахождении формы выходного сигнала. Эффект увеличения мощности возможен только в том случае, если в самом устройстве имеется источник питания, из которого черпается энергия для создания увеличенной мощности на выходе.

Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала с помощью активных элементов (полевых и биполярных транзисторов или электронных ламп). Для связи активных элементов между собой, с источником питания и выходной нагрузкой, а также для того чтобы придать усилителю необходимые частотные свойства, применяют обычные пассивные элементы электрических цепей (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы). Активные и пассивные элементы соединяются нужным образом и вместе с источником питания образуют усилительное устройство. Для усиливаемых сигналов усилитель, имея два входных и два выходных зажима, представляет собой электрический четырёхполюсник.

Усилители электрических колебаний находят всё более широкое применение в самых различных областях науки, техники и производства. Являясь либо самостоятельными устройствами, либо частью более сложных аппаратов, усилители нашли широкое применение в радио- и телевещании, технике звукозаписи, радиолокации и радионавигации, ядерной физике, медицине и биологии, счётно-решающей технике, в системах автоматики, радиоастрономии и т. д. Даже этот далеко не полный перечень показывает, сколь разнообразны и обширны области использования усилителей.

СОДЕРЖАНИЕ


Введение ………………………………………………………………………………………………………………….
1. Принципиальная электрическая схема усилителя ……………………………….

2. Расчет выходного каскада …………………………………………………………………………….

3. Расчет числа усиливающих каскадов и рабочей частоты

отдельного каскада ……………………………………………………………………………………………

4. Расчет предконечного усиливающего каскада ………………………………………

5. Расчет усиливающего каскада ……………………………………………………………………...

6. Расчет номиналов разделительных емкостей ………………………………………….

7. Температурная стабилизация режима работы транзисторных

каскадов усилителя …………………………………………………………………………………………..

8. Эпюры входных и выходных напряжений ……………………………………………….
Выводы ……………………………………………………………………………………………………………………….

РАСЧЁТ ВЫХОДНОГО КАСКАДА



Для согласования с сопротивлением нагрузки Rн на выходе усилителя ставится истоковый повторитель напряжения.

Рис 1. Схема истокового повторителя напряжения


Рис. 2 Эквивалентная схема каскада с общим током



Данный каскад выполнен по схеме с общим стоком

Для выбора транзистора необходимо определить максимальный ток стока и крутизну транзистора:




Транзистор КП305Д удовлетворяет этим требованиям. Выбираем рабочую точку:


Рис. 3 Выбор рабочей точки у КП305Д


В рабочей точке:
Uси = 7,8 В

Uзи = 0,1 В

Iс = 1 мА

Для увеличения входного сопротивления транзистора вместо сопротивления затвора ставим делитель R11-R12 , суммарное сопротивление которого ~ 100 кОм.
В этом случае ток затвора

Напряжения на соответствующих резисторах делителя:


Значения сопротивлений делителя:



после приведения номиналов по ряду Е24 получим
R11 = 12 кОм, R12 = 91 кОм
т. о. входное сопротивление повторителя

затем рассчитываем сопротивление истока (R13)

коэффициент усиления повторителя

РАСЧЁТ ЧИСЛА УСИЛИВАЮЩИХ КАСКАДОВ И РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ ОТДЕЛЬНОГО КАСКАДА
Кобщ = 100 (задан в условии),

значит усилительные каскады должны обеспечивать коэффициент усиления, равный:

Чтобы достичь такого коэффициента усиления достаточно 2 каскадов на биполярных транзисторах с Ku = 11 каждый.

Далее рассчитываем рабочую частоту отдельно взятого каскада:



РАСЧЁТ ПРЕДКОНЕЧНОГО УСИЛИВАЮЩЕГО КАСКАДА

Рис. 4 Схема предконечного усиливающего каскада, выполненного по схеме с общим эмиттером.

Рис. 5 Эквивалентная схема каскада с общим эмиттером

Данный каскад выполнен по схеме с общим эмиттером.

Чтобы выбрать транзистор для данного каскада необходимо знать ограничения по току коллектора и напряжению питания. Последнее известно из исходных данных (Епит = 9 В). Чтобы рассчитать ток коллектора требуется рассчитать сопротивление коллектора R8 с помощью уравнения
,

где сопротивление нагрузки Rн = Rвх предыдущего каскада, а эквивалентное сопротивление Rнэ рассчитывается по формуле:
,

где ёмкость монтажа См = 5 пФ, а ёмкость С11 = 5 пФ.

Таким образом получим

,

откуда находим, что сопротивление коллектора R8 = 331,6 Ом

или R8 = 360 Ом по ряду Е24.

Зная это, можно рассчитать максимальный ток через коллектор
I

Этим параметрам соответствует транзистор КТ363Б.

Выбираем рабочую точку с помощью семейства входных и выходных характеристик:

Рис. 5 Семейство выходных характеристик КТ363Б

Рис.6 Семейство входных характеристик КТ363Б

На графиках:

Iб = 0,1 мА, Iк = 2 мА, Uкэ = 0,5 В, Uбэ = 0,04 В

Значение тока коллектора в рабочей точке Iк рт = 23 мА.

Значение тока базы в рабочей точке Iб рт = 0,7 мА напряжение база-эмиттер в рабочей точке Uбэ рт = 0,97 В.

Рассчитываем g-параметры:






Сопротивление эмиттера

или по ряду Е24 R9 = 50 Ом

Напряжение базы Uб = Uэ + Uбэ рт = 1В + 0,97В = 1,97 В.

Вместо сопротивления базы на вход каскада поставим делитель напряжения R6 – R7.

Падение напряжения на резисторе R7 равняется

U7 = Uб = 1,97 В

Падение напряжения на резисторе R6 равняется

U6 = E0 – Uб = 7,03 В

Теперь можно рассчитать значения сопротивлений R6 и R7 :




Их номиналы по ряду Е24 R6 = 10 кОм, R7 = 3 кОм.

Определим входное сопротивление каскада с помощью уравнения

gвх = gдел + g11 ,

где .

Отсюда , что недопустимо мало.

Для увеличения входного сопротивления введём отрицательную обратную связь последовательную по току

Рис. 7 Схема каскада с общим эмиттером, охваченного

последовательной ООС по току

Рис. 8 Эквивалентная схема каскада с общим эмиттером, охваченного последовательной ООС по току
Для повышения значения Rвх целесообразно поставить сопротивление эмиттера R8 = 68 Ом.

После введения ООС входное сопротивление увеличится и составит:

,

здесь h21э = 40 статический коэффициент передачи тока.

Полученное значение входного сопротивления приемлемо.

Коэффициент усиления данного каскада будет равен



РАСЧЁТ ВТОРОГО УСИЛИВАЮЩЕГО КАСКАДА

Рис. 9 Схема второго усиливающего каскада, выполненного по схеме

с общим эмиттером


Рис. 10 Эквивалентная схема каскада с общим эмиттером
Данный каскад выполнен по схеме с общим эмиттером.

Чтобы выбрать транзистор для данного каскада необходимо знать ограничения по току коллектора и напряжению питания. Последнее известно из исходных данных (Епит = 9 В). Чтобы рассчитать ток коллектора требуется рассчитать сопротивление коллектора R3 с помощью уравнения

,

где сопротивление нагрузки Rн = Rвх предыдущего каскада,а эквивалентное сопротивление Rнэ рассчитывается по формуле:

,

в которой ёмкость коллекторного перехода Ск = 0,9 пФ, ёмкость эмиттерного перехода Сэ = 0,5 пФ, ёмкость монтажа См = 5 пФ.

Отсюда находим, что сопротивление коллектора R3 = 369,6 Ом

или R3 = 390 Ом по ряду Е24.

Зная это, можно рассчитать максимальный ток через коллектор



Этим параметрам также соответствует транзистор КТ363Б
Выбираем рабочую точку с помощью семейства входных и выходных характеристик, при этом следует учесть, что схема с общим эмиттером инвертирует сигнал:

Рис. 11 Семейство выходных характеристик КТ363Б

Рис. 12 Семейство входных характеристик КТ363Б

На графиках:

Iб = 0,1 мА, Iк = 0,5 мА, Uкэ = 0,5 В, Uбэ = 0,1 В

Значение тока коллектора в рабочей точке Iк рт = 2,5 мА.

Значение тока базы в рабочей точке Iб рт = 0,05 мА.

Напряжение база-эмиттер в рабочей точке Uбэ рт = 0,8 В.
Рассчитываем g-параметры:







Сопротивление эмиттера



Напряжение базы

Uб = Uэ + Uбэ рт = 1В + 0,8В = 1,8 В

Вместо сопротивления базы на вход каскада поставим делитель напряжения R1 – R2.

Падение напряжения на резисторе R2 равняется

U2 = Uб = 1,8 В

Падение напряжения на резисторе R1 равняется

U1 = E0 – Uб = 7,2 В

Теперь можно рассчитать значения сопротивлений R1 и R2 :





Их номиналы по ряду Е24 R1 = 150 кОм, R2 = 36 кОм.

Определим входное сопротивление каскада с помощью уравнения

gвх = gдел + g11 ,

где

Отсюда

, что недопустимо мало.

Для увеличения входного сопротивления введём отрицательную обратную связь последовательную по току

Рис. 13 Схема каскада с общим эмиттером, охваченного последовательной ООС по току

Рис. 14 Эквивалентная схема каскада с общим эмиттером, охваченного последовательной ООС по току
Для повышения значения Rвх целесообразно поставить вместо сопротивления эмиттера Rэ = 400 Ом делитель напряжения R4 – R5, где номиналы этих резисторов по ряду Е24 R4 = 50 Ом, R5 = 360 Ом.

После введения ООС входное сопротивление увеличится и составит:



Здесь h21э = 40 статический коэффициент передачи тока.

Полученное значение входного сопротивления приемлемо

Коэффициент усиления данного каскада будет равен



Ввиду того, что потребовалось вводить обратные связи, коэффициент усиления каскадов получился меньший, чем ожидалось, поэтому чтобы добиться заданного значения необходим ещё один каскад с Ku = 3,39.

РАСЧЁТ НОМИНАЛОВ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ
Разделительная ёмкость на выходе усилителя рассчитывается по формуле

,

где





Разделительная ёмкость перед повторителем напряжения рассчитывается по формуле:

,

где .

Разделительная ёмкость между усиливающими каскадами рассчитывается по формуле

,

где .

Разделительная ёмкость на входе усилителя рассчитывается по формуле:



или же 43 нФ по ряду Е24.

Проверим влияние разделительных емкостей на форму импульса, для этого рассчитаем спад плоской вершины импульса в каждом каскаде и всей схемы в целом:
Выходная разделительная ёмкость даёт спад



Ёмкость между повторителем напряжения и усиливающим каскадом даёт спад:



Ёмкость между усиливающими каскадами даёт спад:



Ёмкость на входе усилителя даёт спад:



Величина спада, даваемого емкостями Ср2, Ср1 и Свх, совершенно неприемлема, поэтому вместо них следует поставить ёмкости большего номинала, равного номиналу выходной разделительной ёмкости. В этом случае величины спадов составят:






Тогда спад плоской вершины импульса на выходе схемы всего устройства составит:

вых + 2 + 1 + вх = 1,36% + 1,04% + 2,27% + 3,64% = 8,31%

Это приемлемая величина спада.


ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ УСИЛИТЕЛЯ
Для каскадов, выполненных на биполярных транзисторах, необходимо произвести температурную стабилизацию.

Для предконечного усиливающего каскада:

обратный ток коллектора в транзисторе КТ363Б равен Iок = 10 мкА



где







Таким образом

,

что вполне приемлемо.
Для второго усиливающего каскада:

обратный ток коллектора в транзисторе КТ363Б равен Iок = 10 мкА



где







Таким образом

,

что вполне приемлемо.

ЭПЮРЫ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.

Рис. 15 Входное напряжение усилителя

Рис. 16 Напряжение на выходе первого усислительного каскада

Рис. 17 Напряжение на входе предконечного каскада

Рис. 18 Напряжение на выходе предконечного каскада

Рис. 19 Напряжение на входе повторителя напряжения

Рис. 20 Напряжение на выходе усилителя

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconУчебно-методический комплекс дисциплины
Кулона, электростатическая теорема Гаусса, законы Ома, Джоуля-Ленца, Фарадея-Максвелла, правило Кирхгофа, физика колебаний и волн,...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconКолебателбное движение. Величины характеризующие колебательное движение
Сформировать понятие механических колебаний, о его частоте, периоде и амплитуде; рассмотреть виды колебаний, их характеристики
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Образовательные расширить знания учащихся о работе тока, его действиях, потребителях тока. Сформировать понятие мощности постоянного...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПатентам и товарным знакам (19)
Способ снижения уровня колебаний давления жидкости в потоке, обтекающем объект, и устройство для его осуществления
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПримерный план реферата Назначение устройства и принцип его построения...
Вч устройства, служащие для построения фар (делители мощности, коммутаторы, фазовращатели)
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconДоклад о ходе и результатах реализации в 2013 году
Правилами оптового рынка электрической энергии и мощности, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 27....
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconРадикальное энергетическое совершенствование трансформаторов и электрических...
Аэм. Рассматриваются методы и устройства их энергетического совершенствования на основе принципа циркуляции реактивной мощности и...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПроект «Книга на уроке» Урок физики в 7 классе «Решение задач на...
Обучающие: сформировать умение применять формулы расчета механической работы и мощности для решения расчетных и качественных задач...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconДинамика колебаний. Резонанс. Механические и звуковые волны. Теория...
Ходьба с разными движениями на носках – руки за головой, на пятках – руки за спиной, в полуприсед – руки перед собой, с пятки на...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочников...
Охватывают такие вопросы, как определение амплитуд скорости, ускорения и энергии, периода механических колебаний, силы тока, напряжения,...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности icon841а – 27. 11. 09 (на практич занятии) 841э –26. 11. 09 (на практич...
Охватывают такие вопросы, как определение амплитуд скорости, ускорения и энергии, периода механических колебаний, силы тока, напряжения,...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Научить применять знания о работе и мощности тока к объяснению и анализу явлений окружающе­го мира, применять знания о работе и мощности...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПубличный доклад директора моу гимназии №8
Ярославской области, известная высоким уровнем подготовки выпускников. Гимназия расположена в локальном микрорайоне, представляющем...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconРефераты публикуемых статей
Оценка возможных масштабов применения воздушных линий 110 – 750 кВ повышенной натуральной мощности. Зейлигер А. Н., Кузнецова О....
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconЛекция на тему: «международное патентование»
...
Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебаний с некоторым уровнем мощности получить на его выходе те же колебания, но с большим уровнем мощности iconПорядок формирования сводного прогнозного баланса производства и...
Правилами оптового рынка электрической энергии и мощности, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 27....


Школьные материалы


Заказать интернет-магазин под ключ!

При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск