Навигация
Принцип построения каскада усиления
26819
знаков
6
таблиц
13
изображений
2. Принцип построения каскада усиления
Минимальную часть усилителя, сохраняющую его функции, называют каскадом усиления. Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов усиления, соединенных между собой межкаскадными связями, с помощью которых выходной сигнал одного каскада усиления передается на вход следующего. Первые каскады усиления, предназначенные, главным образом! для усиления напряжения сигнала, называют предварительными. Каскад, служащий для усиления мощности сигнала, называют оконечным.
Каскады усиления состоят из последовательно включенных управляемого элемента, параметры которого изменяются в зависимости от поступающего на его вход напряжения или тока, и резистора нагрузки 
. В показанной на рис. 3 эквивалентной схеме управляемый элемент (лампа или транзистор) заменен резистором 
, сопротивление которого зависит от напряжения входного сигнала 
.
 | ||||
| ||||
При отсутствии входного сигнала 
в цепи проходит постоянный ток 
. При появлении входного сигнала изменяется сопротивление резистора, а следовательно, полное сопротивление цепи 
и ток в ней, т. е. кроме постоянной составляющей тока в цепи появляется переменная составляющая 
Если сопротивление управляемого элемента изменяется строго пропорционально напряжению 
, то и ток пропорционален напряжению . Следовательно, падение напряжения на резисторе нагрузки создаваемое переменной составляющей тока также пропорционально входному напряжению , т.е. 
где 
— коэффициент усиления напряжения.
Основным требованием, предъявляемым к каскаду усиления, является воспроизведение формы входного сигнала на выходе, т. е. его минимальные нелинейные искажения. Выполнение этого требования обеспечивается подачей определенных напряжений и токов на выводы усилительного элемента. Транзистор во время ожидания входного сигнала находится в режиме молчания, или покоя.
Электрическому состоянию транзистора в режиме покоя соответствует определенная точка на его входных и выходных характеристиках, называемая рабочей точкой каскада усиления 
. Электрические параметры транзистора в рабочей точке имеют индекс «р.т», Так, электрическое состояние транзистора, включенного с ОЭ, характеризуется токами базы 
и коллектора 
, а также напряжениями базы 
и коллектора 
по отношению к эмиттеру.
 | ||||
| ||||
Схема каскада усиления и графическое представление его работы при неправильно выбранной рабочей точке показаны на рис. 4,а,б. В режиме покоя транзистор 
закрыт, так как напряжение на эмиттерном переходе 
. Следовательно, его токи и также равны нулю. Напряжение tнa коллекторе транзистора 
, так как падение напряжения на резисторе нагрузки 
.
Под действием входного сигнала 
рабочая точка смещается в пределах его двойной амплитуды 
. Большую часть периода напряжения транзистор будет закрыт и только в течение части 
положительного полупериода сигнала появится ток базы 
. При этом транзистор откроется и его коллекторный ток 
вызовет напряжение 
на резисторе нагрузки , которое и будет усиленным выходным сигналом, существенно отличающимся, но форме от входного.
Для получения выходного сигнала с минимальными нелинейными искажениями следует выбрать такое положение рабочей точки, при котором каждому новому мгновенному значению входного сигнала будет соответствовать новое мгновенное значение выходного. Схема такого каскада усиления и графическое представление его работы показаны на рис. 5, а, 6. Напряжением постоянного смещения 
. В рабочая точка выводится на середину прямолинейного участка входной характеристики транзистора. В режиме покоя базовый ток транзистора 
, а коллекторный 
, так как среднее значение 
данного транзистора равно 50.
Коллекторная цепь транзистора состоит из двух участков: промежутка коллектор — эмиттер и резистора нагрузки между которыми напряжение коллекторного источника 
распределяется следующим образом:
.
Для лучшего использования транзистора напряжение принимают равным 
. Тогда при коллекторном напряжении . равном 30 В, сопротивление загрузки
.
При подаче на базу транзистора входного сигнала, амплитуда которого 
ограничена линейным участком входной характеристики (для получения малых нелинейных искажений рабочая точка не должна выходить за пределы этого участка), в цепях базы и коллектора появятся переменные составляющие их токов, соответственно имеющие амплитуды 
и 
. При этом амплитуда выходного сигнала 
, а коэффициент усиления напряжения
.
Таким образом, мы рассмотрели принцип построения каскада усиления.
Похожие работы
... забывать… Глава 1. Разработка и расчет структурной схемы Основываясь на предварительном анализе технического задания можно сделать вывод, что нужно спроектировать усилитель звуковой частоты небольшой мощности, к которому не предъявляются очень высокие требования по качеству воспроизведения и условиям эксплуатации. Однако, усилитель должен иметь компактные размеры и удовлетворять массовости ...
... усиления мощности. В дальнейшем рассмотрим построение и расчет усилителя мощности для стационарной аппаратуры второй группы сложности. 1 Выбор, обоснование и предварительный расчет структурной схемы усилителя. Укрупненная структурная схема усилителя сигналов звуковой частоты имеет вид: Источник Предвари- Усилитель Нагрузка сигнала тельный ...
... = 5.3 Ом5. ВЫБОР СОПРОТИВЛЕНИЙСопротивление обратной связи должно удовлетворять условию R6 Uвых max*0.01/I ОУ вх, гдеI ОУ вх ― входной ток операционного усилителя I ОУ вх = I1 = 40 нА R6 = 8.49*0.01/40*10 = 2.12 МОмСопротивление обратной связи R6 не должно превышать предельного значения 2.12 МОм. Из ряда Е2 сопротивлений выбираем сопротивление R6 = 180 кОм с точностью ...
... ; верификацию топологии; выпуск конструкторской документации. В данной работе, с помощью современных средств проектирования и разработки электронных схем, промоделирована работа схемы усилителя мощности звуковой частоты на зарубежных аналогах отечественных элементов, а также на созданных в процессе работы моделях отечественных активных элементах. Для данной схемы были получены ее основные ...
0 комментариев