Методы проектирования и моделирования усилителей

Содержание

1. Введение

2. Расчёт коэффициента усиления напряжения разомкнутого усилителя

3. Статический расчёт

3.1. Выходной каскад

3.2. Входной каскад

4. Расчёт емкостных элементов

5. Расчет элементов обратной связи

6. Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот

7. Построение характеристики Moc(w)

8. Моделирование

Заключение

Список литературы

1. Введение

 

Значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы. Одними из таких приборов являются усилители электрических сигналов. Частный случай управления энергией, при котором путём затраты небольшого её количества можно управлять энергией, во много раз большей, называется усилением. При этом необходимо, чтобы процесс управления являлся непрерывным, плавным и однозначным. Устройство, осуществляющее такое управление, называется усилителем.

Если управляющая и управляемая энергии являются электрическими, то такой усилитель называют усилителем электрических сигналов. Эти усилители широко используются во всех областях техники.

По роду усиливаемых сигналов их подразделяют на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.

По характеру изменения усиливаемого сигнала во времени усилители делят на усилители медленно изменяющихся сигналов, которые часто называют усилителями постоянного тока, и усилители переменного тока, подразделяемые на усилители низкой частоты, высокой частоты, широкополосные, избирательные, универсальные многофункциональные и пр.

Рис.1 Структурная схема усилителя.

В зависимости от характера нагрузки и назначения различают усилители напряжения, тока, мощности. Такое разделение условно, так как в любом случае, в конечном счете, усиливается мощность.

В зависимости от типа используемых в усилителе активных элементов различают усилители ламповые, полупроводниковые, магнитные, оптоэлектронные, диэлектрические.

В ряде случаев усилители выполняют комбинированными с применением активных элементов различных типов. Кроме того, их иногда подразделяют на усилители прямого усиления и усилители с преобразованием усиливаемого сигнала.

Примерная структура усилителя представлена рис.1. В качестве приёмника может использоваться другой усилитель или какое-либо исполнительное устройство.

Усилители, как правило, содержат несколько усилительных каскадов соединённых последовательно и разделённых цепями связи (рис.2).

Рис.2.

Задачей данной курсовой работы является ознакомление с методами проектирования усилителей и их разработкой с использованием САПР.

метод проект модель усилитель

2. Расчёт коэффициента усиления напряжения разомкнутого усилителя

Коэффициент усиления разомкнутого усилителя определяется соотношением,

где K_oc коэффициент усиления замкнутого усилителя, который определяется по формуле

.

Здесь U_нm это амплитуда выходного напряжения определяется по данным в таблице исходных данных значениям P_н и R_н по следующим формулам:

  ,

;

 ,

,

.

Kb-находится из характеристики М_ОС (w).Предположим, что усилитель реализовывается на одном каскаде n=1 тогда характеристика имеет следующий вид:

;

.

Получаем следующее квадратное уравнение, которое решаем относительно Кb.

 

Принимаем отрицательное значение . Тогда коэффициент усиления будет равным .

Так как К>10 то структура с одним каскадом неприемлема. Предположим теперь что число каскадов усилителя n=2.

Тогда функция М_ОС (w) для верхних и нижних частот будет выглядеть следующим образом:

,

.

Получаем следующее квадратное уравнение, которое решаем относительно. Кb.

 

Принимаем отрицательное значение . Тогда коэффициент усиления будет равным . Так как К<100, то принятое число каскадов n=2 полностью подходит. Примерная схема усилителя показана на рис.3

Рис.3.Двух каскадный усилитель с ООС.