Расчет многочастотного усилителя низкой частоты

Тема работы

Расчет многочастотного усилителя низкой частоты

СОДЕРЖАНИЕ

1.  Введение

2.  Общие положения

3.  Расчет выходного каскада

4.  Выбор структурной схемы усилителя

5.  Расчет предоконечного каскада

6.  Расчет входного каскада

7.  Расчет основных параметров усилителя

Заключение

Список использованных источников

1.  ВВЕДЕНИЕ

Целью курсовой работы является углубление и закрепление знаний, полученных в ходе изучения первой части курса "Аналоговая и цифровая электроника", и приобретение навыков расчета электронных устройств. Выполнение курсовой работы предусматривает выбор структурной схемы, обоснование и расчет параметров и характеристик электронного устройства – многокаскадного усилителя низкой частоты, изложение методики и результатов расчета в пояснительной записке и выполнение графической части.

Исходные данные: f_н=20Гц; f_в=20кГц; М_н.з=М _в.з=1/0,707; Р_вых=1,5Вт; К_р=48дБ; R_н=14Ом; К _u=43дБ.

2.  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Многокаскадные усилители используют для получения нужных коэффициентов усиления в том случае, если одного усилительного каскада оказывается недостаточно.

Многокаскадный усилитель получают путем последовательного соединения отдельных каскадов. В этом случае выходной сигнал первого каскада является входным сигналом второго каскада и т. д. входное и выходное сопротивления всего усилителя определяются соответственно входным и выходным каскадами.

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления каскадов:

 (2.1)

где 1, 2, ..., N – номера каскадов.

Учитывая соотношение , справедливое для коэффициентов, исчисляемых в о. е., получим соотношения для коэффициентов, исчисляемых в дБ:

, (2.2)

откуда получим

, (2.3)

где – коэффициент усиления по току (о. е.).

Подставляя исходные данные в выражение (2.3), получим:

.

Связь каскадов в многокаскадном усилителе может осуществляться с помощью конденсаторов, трансформаторов или непосредственно. В нашем УНЧ в качестве элемента связи будем использовать конденсатор.

Сначала производят расчет оконечного выходного каскада, который обеспечивает получение требуемой мощности сигнала на нагрузке. В результате расчета определяют коэффициент усиления оконечного каскада, определяют параметры его входного сигнала, являющиеся исходными для расчета предоконечного каскада, и т. д. вплоть до входного каскада. В данной работе для упрощения расчет проведем для средней частоты (), что позволит пренебречь влиянием сопротивлений конденсаторов и не учитывать зависимость параметров транзисторов от частоты.

Наличие в схеме конденсаторов приводит к тому, что по мере снижения частоты уменьшается проводимость межкаскадных конденсаторов связи, при этом увеличивается падение напряжения на них и соответственно уменьшается напряжение сигнала. Это проявляется снижением коэффициента усиления в области низких частот.

Уменьшение модуля коэффициента усиления в области низких частот учитывается коэффициентом частотных искажений :

, (2.4)

где , – соответственно коэффициенты усиления напряжения на средней и низкой частотах.

В многокаскадном усилителе общий коэффициент частотных искажений:

. (2.5)

Коэффициент частотных искажений для одного каскада:

, (2.6)

где 1, 2, ..., J – номера конденсаторов в рассматриваемом каскаде.

Коэффициент частотных искажений, обусловленный влиянием одного конденсатора, рассчитывают по формуле

, (2.7)

где – низкая частота полосы пропускания; – постоянная времени, определяемая как произведение ,

где – емкость конденсатора; – определяется в зависимости от схемы:

– для входного каскада,

где – внутреннее сопротивление источника входного сигнала,

– для промежуточных каскадов,

где , – соответственно входное сопротивление последующего каскада и выходное сопротивление предыдущего каскада.

Таким образом задача обеспечения полосы пропускания в области низких частот сводится к выбору таких значений емкостей в усилителе, чтобы общий коэффициент частотных искажений не превысил заданное значение .

Из-за наличия конденсаторов в схемах каскадов в многокаскадном усилителе будут появляться фазо-частотные искажения. С понижением частоты входного сигнала появляется фазовый сдвиг, обусловленный отставанием по фазе напряжения от тока в цепях с конденсаторами. Угол фазового сдвига равен сумме углов фазовых сдвигов, создаваемых всеми конденсаторами в схеме:

. (2.8)

Фазовый сдвиг, создаваемый действием одного конденсатора определяется по выражению

. (2.9)