ДЕРЖАВНА освітня установа
ВИЩОЇ ОСВІТИ
МУРМАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра автоматики та обчислювальної техніки
РОЗРАХУНКОВО-графічного завдання
з дисципліни Електроніка
Тема: Розрахунок малопотужного підсилювального каскаду
Виконав: студент групи А (б) - 221 (2)
Крюков М.В.
Перевірив: викладач Солодов В.С.
Мурманськ
Зміст
1. Короткі теоретичні відомості про підсилювачі змінного струму
. Підсилювальний каскад із загальним емітером
. Розрахунок малопотужного підсилювального каскаду з ОЕ
1. Короткі теоретичні відомості про підсилювачі змінного струму
Підсилювач змінного струму - це пристрій, призначений для посилення вхідного сигналу, як правило, синусоїдальної форми. Такі підсилювачі в основному виконуються на транзисторах, як біполярних, так і польових, причому використовуються різні схеми їх включення.
Підсилювачі, як правило, виконують з декількох каскадів, що здійснюють послідовне посилення сигналу. Залежно від виконуваних функцій підсилювальні каскади поділяють на каскади попереднього посилення і вихідні каскади. Каскади попереднього посилення призначені для підвищення рівня сигналу за напругою, а вихідні каскади - для отримання необхідних значень струму або потужності сигналу в навантаженні.
Найпростіший підсилювач на одному біполярному транзисторі, включеному за найбільш поширеною схемою з загальним емітером, представлений на рис 1.1.
Рис. 1.1 Структурна схема (а) і тимчасова діаграма (б) підсилювального каскаду
Особливістю цієї схеми є малі нелінійні спотворення і низький коефіцієнт корисної дії (ККД), який залежить від величини вхідного сигналу і коливається в межах (0 ... 25%). Такий режим підсилювача з малими нелінійними спотвореннями називається режимом класу А. Підсилювачі можуть працювати ще в декількох класах - В, АВ, С і Д.
Основними елементами каскаду є керований елемент (УЕ), функцію якого виконує біполярний або польовий транзистор, і резистор R. Спільно з джерелом живлення Е, ці елементи утворюють вихідну ланцюг каскаду. Підсилюваний сигнал U вх прийнятий для простоти синусоїдальним, подається на вхід УЕ. Вихідний сигнал напруги знімається з виходу УЕ або з резистора R.
Вихідна напруга створюється за рахунок падіння напруги на резисторі R при протіканні по ньому вихідного струму підсилювального елемента УЕ. Оскільки струм УЕ змінюється за законом, заданому вхідною напругою, то і падіння напруги на резисторі R змінюється в часі по такому ж закону. У відповідності зі структурною схемою рис. 1.1, а закон зміни вихідної напруги визначається виразом
де другий доданок визначає змінну складову вихідного сигналу.
При подачі змінної напруги на вхід УЕ відбувається зміна струму в його ланцюзі, а, отже, і напруги на резисторі R. Таким чином, відбувається процес перетворення енергії джерела постійної напруги Е в енергію змінного напруги в вихідний ланцюга за рахунок зміни струму УЕ за законом, що задається вхідним сигналом.
Вихідний опір каскаду дорівнює опору резистора R і паралельно сполученого вихідного опору УЕ. Однак вихідний опір транзисторів дуже велике, тому воно практично не впливає на вихідний опір.
Для забезпечення роботи підсилювального каскаду при змінному вхідному сигналі в його вихідний ланцюга повинні бути створені постійні складові струму I 0 і напруги U 0 (рис. 1.1,6). Цю задачу вирішують шляхом подачі у вхідні ланцюг каскаду крім змінного підсилюється сигналу відповідного постійної напруги U 0вх (рис. 1.1, а), або постійного вхідного струму I 0вх.
Постійні складові струму і напруги визначають так званий режим спокою підсилювального каскаду. Параметри режиму спокою у вхідному ланцюзі (U 0вх і I 0вх) і у вихідний ланцюга (U 0 і I 0) характеризують стан схеми в відсутність вхідного сигналу.
Показники підсилюючих каскадів залежать від способу включення транзистора, виконуючого роль керованого елемента. У зв'язку з цим аналіз підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах проводиться для трьох способів включення: із загальним емітером ОЕ, загальним колектором ОК і загальною базою ОБ. Однак найбільше поширення для посилення напруги отримала схема з ОЕ (рис. 1.2) як має максимальний коефі...
