Электронные усилители (151169)

Посмотреть архив целиком

Задача № 1


  1. Приведите структурную схему усилителя с заданными каскадами; на схеме укажите заданные напряжения.

  2. Рассчитайте указанный коэффициент усиления.

  3. Перечертите заданную характеристику, укажите её название. Поясните физический смысл заданных качественных показателей, и с помощью приведённой характеристики рассчитайте их.

Дано: состав структурной схемы – КПУ, ПОК, ОК.

Параметры для расчёта: Uвх ус =10мВ, Uвых ус = 0,5В, Uвых кпу = 100мВ.

Найти: Ккпу., ДРЧ Мf =100 Гц

Решение:

  1. Структурная схема усилителя с заданными каскадами

Uвх ПОК Uвх ОК

Uвых КПУ Uвых ПОК


ИС

Н

Вх.

уст.р


КПУ

ПОК

ОК

Вых. устр.






UИС UВХ КПУ UВЫХ ОК UН

Е


  1. Расчёт коэффициента усиления (Ккпу) по заданным величинам напряжений.

Коэффициент усиления, показывает во сколько раз КПУ, усиливает входное напряжение. За входное напряжение КПУ берем значение Uвх ус =10мВ, так как входное устройство является элементом согласования каскадов усилителя и усилительными свойствами не обладает.



3) Амплитудно-частотная характеристика усилителя:


К


60


50 К ср


40

0,707КСР

30


20


10

f кГц

0 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 12,9


АЧХ усилителя отображает зависимость К от частоты, на ней видно, что в диапазоне частот от 0,05 до 0,2 кГц коэффициент возрастает, затем в диапазоне от 0,2 до 3.2 кГц коэффициент не изменяется, а затем начинает уменьшаться.

ДРЧ (диапазон рабочих частот) – диапазон частот, в котором коэффициент усиления К уменьшается не более, чем на 1 дБ, то есть в 1.41 раза.

Поэтому на уровне , проводим вспомогательную линию, параллельную оси f . Точки пересечения этой линии с АХЧ проецируем на ось f. Получаем искомый ДРЧ от нижней частоты fН до fВ.

По примеру из методического пособия (рис.8), для решения задачи находим из графика среднее значение КСР. КСР =50

Затем находим 0,7КСР = 0.7 50 = 35, на этом уровне проводим прямую параллельную оси f.

Из получившихся расчетов делаем вывод, что предложенная в задаче АЧХ усилителя находится в диапазоне рабочих частот и данный диапазон лежит в пределах от

fН =0,075 кГц и до fВ =11,6 кГц.

ДРЧ усилителя от fН =0,075 кГц и до fВ =11,6 кГц.

Рассчитаем значение



КСР =50 = определили из графика, по графику также определяем значение Кf для частоты 100 Гц оно равно 40 (Кf =40).

Рассчитываем по формуле значение


Задача № 3


  1. Укажите назначение операционного усилителя (ОУ) и его преимущества.

  2. Приведите схему на операционном усилителе, выполняющую заданную функцию, поясните назначение элементов схемы.

  3. Рассчитайте элементы схемы и постройте ее АЧХ.

Дано: Активный фильтр нижних частот. fСР = 1 кГц, КФНЧ =100, RИС =1 кОм

Определить: 1) указать назначение операционного усилителя и его преимущества;

2) привести схему на операционном усилителе, выполняющую заданную функцию, пояснить назначение элементов схемы;

3) рассчитать элементы схемы и постройте ее АЧХ.

Решение:

1) Назначение и преимущества операционного усилителя.

Операционный усилитель предназначен для выполнения различных операций с входными сигналами: усиления, сложения, вычитания, умножения, интегрирования и т.д.

OУ выполняется в виде интегральных схем. В состав схем входят дифференциальный усилитель, имеющий высокое входное сопротивление, малый шум; каскад предварительного усиления и усилитель мощности (эмиттерный повторитель).

Для ОУ характерны большой коэффициент усиления, большое входное и малое выходное сопротивление, широкий диапазон рабочих частот, низкий уровень шума.


2) Активный фильтр нижних частот на ОУ:

ССВ


RСВ



R1 DA



R2

RН UВЫХ

UВХ



R1 и RСВ – задают коэффициент усиления схемы;

R2 согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

RСВ и ССВ определяют частоту среза фильтра.


  1. Расчет элементов схемы и построение АЧХ.

Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала значение R2 выберем равным RИС. RИС по условию задачи равно 1 кОм. Можно записать

R2= RИС=1кОм

Коэффициент передачи фильтра рассчитаем по формуле



Величина сопротивления R1 выбирается из расчета от 1 до 3 кОм. Пусть R1 = 2 кОм.

Тогда ( КФНЧ =100 по условию задачи).


Для расчета емкости ССВ сначала рассчитываем круговую частоту среза

вычисляем [ рад/с]

Частота среза определяется цепочкой RСВ и ССВ и равна


, отсюда



Рассчитаем частоту , на которой КФНЧ = 0



Строим график:

Для построения графика от значений ω был взят десятичный логарифм от полученных ранее значений.

lg ωСР = lg 6280 = 3,8 ;lg ω0 = lg 126∙104 = 6,1


К

60


50


40


30


20

10


0 6280 126∙104 ω (рад/с)

ωСР ω0 lg ω, дек

1 2 3 4 5 6 7 8


Задача № 4


Рассчитать каскад предварительного усиления на биполярном транзисторе КТ312А

n-p-n - типа, включенном с общим эмиттером, с последовательной отрицательной обратной связью по току.

Дано: Ек = 15В, КООС = 10, FH = 75Гц, RH = 10кОм, IК max ДОП = 30мА, h21э min = 10,

h21э max = 100, rб = 100 Ом.

Рассчитать: элементы схемы и рабочий режим транзистора.

Решение:

Принципиальная схема резистивного усилителя напряжения:


ЕК

+ −


RК

СР

RД1

СР VT


UВЫХ

RН

UВХ RД2

RЭ СЭ




1. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи RК

кОм (стандарт 620 Ом), где IKmax = КЗ IК max ДОП = = 0.75 IKmax ДОП =0,75∙ 30=22,5 (мА) где КЗ коэффициент запаса по току IК .

Обычно КЗ = 0,7…0,8. приняли для задачи КЗ=0,75

2. Сопротивление резистора в цепи эмиттера RЭ .

Требуемая стабилизация режима работы достигается, если Rэ ≈ 0,1RK

Rэ ≈ 0,1∙ 610 = 61 Ом. Выберем стандарт Rэ = 62 Ом.

3. Эквивалентное сопротивление делителя Rд1 , Rд2 :


Rдел = RЭ ∙ (Si – 1),


где Si – коэффициент нестабильности в реальных схемах Si=2…5. Примем среднее значение Si= 3,5.

Rдел = 61 ∙ (3,5 – 1) = 61 2,5 = 152,5 Ом.

4. Определяем рабочий режим транзистора:

- минимальный коллекторный ток

IKmin = 0.1∙ IKmax = 0.1∙ 0.75∙ 30 = 2.25мА.

- максимальный коллекторный ток:

IKmax =0.75∙ IK max доп = 0,75 ∙ 30 = 22,5 мА.

- максимальное коллекторное напряжение ( UKЭ max)



- минимальное значение UКЭ


,


где Uкэнас = 0,8В, так как для кремниевых транзисторов такое значение напряжения насыщения.

Параметры рабочего режима транзистора в рабочей точке:

- выходное напряжение UКЭРТ – напряжение на коллекторе в рабочей точке:




Выходной ток - ток коллектора в рабочей точке:



Входной ток в рабочей точке - ток базы


,


где h21э – средне- геометрическое значение коэффициента передачи тока., тогда входной ток






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.