Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

_{Таблица 3.5}

Откладывая значение напряжения источника питания на оси абсцисс, необходимо повести нагрузочную линию, угол наклона которой зависит от величины сопротивления нагрузки. Начальный ток коллектора следует принять 1 мА. Для этого тока находится значение

Семейство выходных ВАХ транзистора показано на рис.3.7.

Рис.3.10. Семейство выходных ВАХ транзистора.

Построенное семейство выходных ВАХ транзистора в оконечном каскаде понадобится для оценки усилительных свойств выходной цепи схемы и для расчета нелинейных искажений.

3.6. Оценка усилительных свойств выходного каскада

Оцениваем усилительные свойства выходного каскада различными методами.

3.6.1. Графический метод

С помощью входной и выходной характеристик графически определяем коэффициент усиления.

где , определяются из графиков на рис.3.10, 3.11

На рис. 3.11 показана входная характеристика мощных транзисторов выходной цепи бустера.

Рис.3.11. Входная характеристика транзистора

Из рис.3.10 находятся значения токов базы и , которые на рис. 3.11 определяют для обеспечения выходного напряжения .

3.6.2. Аналитический метод

Если транзисторы работают в схеме включения с общим эмиттером, то коэффициент передачи по напряжению может быть найден согласно выражению

где - входное сопротивление транзистора, находится из входной характеристики (рис.3.11) при входном токе . Величина определяется графически. В точке тока на касательной к входной характеристике строится треугольник, из которого определяется входное сопротивление по переменному току

соответствует току нагрузки (рис.3.4).

3.6.3. С учетом местной обратной связи

Исходя из найденных номинальных значений сопротивлений резисторов R₈ и R₁ , рассчитывается коэффициент передачи по напряжению бустера

Естественно, все рассчитанные значения коэффициентов передачи по напряжению должны быть неодинаковыми, но 1-ое и 2-ое значения должны быть близкими по величине.

3.7. Оценка нелинейных искажений

Наибольшие искажения в схеме УМ обусловлены наличием в тракте усиления нелинейных элементов (элементов с нелинейными характеристиками – транзисторов и др.), а также не симметрией двухтактного выходного каскада. Наибольшие нелинейные искажения вносятся бустером, где амплитуда сигнала максимальна. Коэффициент нелинейных искажений К_НИ = К_гарм в значительной степени зависит от режима работы (класса усиления) схемы бустера, разброса параметров пар комплементарных транзисторов.

Оценка нелинейных искажений производится с помощью сквозной характеристики. Сквозная характеристика, т.е. зависимость , строится для одного плеча схемы выходного каскада, по уравнению

,

когда

При этом используются входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ. Оценка нелинейных искажений проводится по методу 5-ти ординат.

Все принятые и найденные значения токов и напряжений заносятся в таблицу 3.6.

Таблица 3.6

Используя данные таблицы 3.6 строится сквозная характеристика вида (рис. 3.12).

.

Рис.3.12. Сквозная характеристика выходной цепи бустера

Разбивая обрезок U_Гмin -U_Гмах на четыре равные части определяются пять значений токов: . С учетом асимметрии плеч, задавшись коэффициентом асимметрии , уточним найденные ранее пять значений токов плеч.

,

,

,

,

.

По полученным пяти значениям токов плеч выходного каскада рассчитываются значения амплитуд четырёх высших гармоник тока коллектора.

Проводится проверка найденных значений токов гармоник по формуле:

,

где

Коэффициент нелинейных искажений или коэффициент 1-ой гармоники сигнала выходного каскада рассчитывается следующим образом:

Найденное значение коэффициента нелинейных искажений (гармоник) меньше 1 и находится в пределах 20 – 85%.

С учётом частотных свойств операционного усилителя и наличия глубокой отрицательной обратной связи в выходном каскаде значение коэффициента нелинейных искажений должно быть пересчитано

,

где и - коэффициенты гармоник без ООС и с ООС,

F – глубина ООС, равная:

,

Коэффициент в относительных единицах определяется из ЛАЧХ операционного усилителя выходного каскада на заданной частоте f_B [1]. Значение К_{U расч} принимается в соответствии с расчетами в подразделе 3.6.3.

Полученное значение коэффициент нелинейных искажений не удовлетворяет требованиями задания. Для выполнения этих требований необходимо принять меры для уменьшения величины , например, введением местной отрицательной последовательной обратной связи по току в цепи выходных транзисторов последнего каскада.

Последовательно в цепь эмиттера выходного транзистора включается резистор R_МОС , его расчет производится из формулы необходимого значения коэффициента гармоник:

где параметр крутизны транзистора при токе нагрузки.

Принимаем сопротивление резистора R_МОС согласно требованиям номинальных значений (его величина лежит в пределах сотен Ом) R_МОС=680(Ом).

Резистор R_МОС снижает не только нелинейные искажения, но и снижает усилительные свойства выходного каскада на величину раз.

Тогда .

Рассчитываем глубину ООС:

Находим величину коэффициента нелинейных искажений:

Полученное значение коэффициента нелинейных искажений удовлетворяет требованиям задания:

4. Расчет предварительного усилителя

Схема УМ должна обеспечивать необходимое усиление, рассчитанное во втором разделе с суммарным коэффициентом усиления =50000. В подразделе 3.7 найдено значение коэффициента передачи по напряжению оконечного каскада =0,068. На оставшиеся два каскада (входной и промежуточный) усиление должно составлять

Условно принимаем равное усиление в относительных единиц на каждый из каскадов с коэффициентом передачи по напряжению , где N- число каскадов, найденное в 2-ом разделе

4.1. Расчёт входного каскада

Как уже было отмечено во 2-м разделе, входным каскадом УМ является дифференциальный каскад. Произведем его расчет. Схема дифференциального входного каскада представлена на схеме рис.4.1.

Рис.4.1. Схема дифференциального входного каскада

Выбор ОУ производится из следующих соображений:

I_вх.оу < I_г {0.03мкА<0.0893мкА}

U_вых.оу. < Е_ИП=15 – 18 В. {11B<15-18B}

f_в. < f_{Т ОУ} {9.2кГц<1МГц}

Принимается ОУ типа К140УД6[1],параметры которого представлены в таблице 4.1.

Таблица4.1

Функциональная и принципиальная электрические схемы данного ОУ представлены на рисунке 4.2.

Характеристики

Список файлов домашнего задания