Розрахунок многокаскадного підсилювача
Введення
При вирішенні багатьох інженерних завдань, наприклад при вимірі електричних і неелектричних величин, прийомі радіосигналів, контролі та автоматизації технологічних процесів, виникає необхідність у посиленні електричних сигналів. Для цієї мети служать підсилювачі - пристрої, призначені для посилення напруги, струму та потужності без зміни їх форми або частотного спектра.
Рисунок 1 - Структурна схема підсилювача
У сучасних підсилювачах, широко застосовуваних у промисловій електроніці, зазвичай використовують біполярні і польові транзистори, а останнім часом - інтегральні мікросхеми. Підсилювачі на мікросхемах володіють високою надійністю і економічністю, великим швидкодією, мають надзвичайно малі розміри і масу, високу чутливість. Вони дозволяють посилювати дуже слабкі електричні сигнали (напруга порядку 10 - 13 В, струми до 10 - 17 А, потужність порядку 10 - 24 Вт).
Найпростішим підсилювачем є підсилювальний каскад, що містить нелінійний керований елемент УЕ, як правило, біполярний або польовий транзистор, резистор R і джерело електричної енергії Е.
Рисунок 2 - Структурна схема підсилювального каскаду
Процес посилення грунтується на перетворенні енергії джерела постійної напруги Е в енергію змінного напруги у вихідному ланцюзі за рахунок зміни опору УЕ за законом, що задається вхідним сигналом.
Основними параметрами підсилювального каскаду є коефіцієнт посилення по напрузі KU=K вих / K вх, коефіцієнт посилення по струму KI=I вих / I вх і коефіцієнт посилення по потужності KP=KUKI.
Всі підсилювачі можна розділити на два класи - з лінійним і нелінійним режимами роботи.
До підсилювачам з лінійним режимом роботи (або підсилювачам миттєвих значень) пред'являються вимоги отримання вихідного сигналу, близького за формою до вхідного. Спотворення форми сигналу, що вносяться підсилювачем, повинні бути мінімальними. Це досягається завдяки пропорційній передачі підсилювачем миттєвих значень напруги (струму), складових в тимчасовій області сигнал. Коефіцієнти підсилення тут розраховують за амплітудним або діючим значенням (у разі синусоїдального сигналу) напруги та струму.
Найважливішим показником підсилювачів з лінійним режимом роботи є амплітудно-частотна характеристика (АЧХ), що відображає залежність модуля коефіцієнта підсилення KU, визначеного для синусоїдального вхідного сигналу, від частоти. Залежно від виду АЧХ підсилювачі з лінійним режимом роботи підрозділяють на підсилювачі повільно мінливого сигналу (підсилювачі постійного струму - УПТ), підсилювачі звукових частот (УЗЧ), підсилювачі високої частоти (УВЧ), широкосмугові підсилювачі (ШПУ) і вузькосмугові підсилювачі (УПУ).
Характерна особливість УПТ - здатність підсилювати сигнал з нижньої частотою, що наближається до нуля (f н? 0). Верхня межа частоти f в в УПТ може становити залежно від призначення 10 березня - 10 серпня Гц. УЗЧ характеризуються частотним діапазоном від десятків герц (f н) до 15-20 кГц (f в). УВЧ м...
