Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Согласно формуле (3.8х 1 с М5.)0,40,) ~М',— ! =11.10 ' Ф=11 Ф, 1 2. ЗМ. 1!О)500:, 2М)))1,03 — 1 1 Сх 2и.) (А ) + Д э2)~l~ х-1 7 ° 10 ФФ=7мкФ, 1 2 ОМ !М)!ОЮООО)Г!02' — ! 1 Сз— 254)00 ОО,Ц/Р -1 1 4-10 Ф Ф = 4 мкФ. 2 3,М 100)Ю001-1ОЮ))41Д вЂ” 1 4. Определяем номиналы блокирующих конденсаторов См я С,2. Для этого сначала находим Я, вновь пренебрегая влиянием резисторов базовых делителей и считая ~3, = р) И 3„,) — — г)+ " =5+ 20„+ ге) 500+ 70 1+ Р~ 1+25 =27 Ом, 200) + гм 1000+ 70 + 0 5+ =46 Ом.
1 + рх 1 + 25 Согласно формуле (3.87, имеем 1 2.5.0 .))Ж;:! 1 !М. !О-' Ф = 1и О, 2 3,14 1ОО 25 015 — 1 1 ~04 2 50,, ) ̄— 1 1 02.10 О=62 Ф. 2 З,М 1И 46 1,15* — 1 На практике следует для С,, Сз, Сз, С„и Скт выбирать ближайший стандартный номинал. 5. Проверяем правильность выбора типа транзистора с точки зрения обеспечения заданной верхней граничной частоты. Имеем 1+Д 1+25 е= 2к~. 2 314 140 1Ое Для первого каскада ге! т!!! + Ск! (! + вк!)(ккк! ) к!в!2) = = 30+ 7 (1 + 25) ° — 60 нс, ! 0,2 1+ 0,2 г! 5 7б! = — = 0,0087, гя + гм + кк, 5+ 70+ 500 т„60 1 + 7еф! 1 + 0,0087.
25 Для второго каскада, аналогично, тех тзв + Скз (1 + !3з)(еккз !! ккк) 1 1 =41+ 7(1 + 25) ° — ~130 нс, 1+1 гк! 5 7ы 0,00465, та+ гш+ К,е 5+ 70+ 1000 век 130 1 + 7ез(3з 1 + 0,00465 25 Итак, искажения в области высших частот определяются в основном вторым каскадом, так как т,! л ткь Отсюда 1 1 2ктвз 2 3,14.116.10 ~ т. е. выбранный тип транзисторов обеспечивает заданное значение ~. 6. Находим коэффициент усиления в области средних частот: Р! Фк! ) й-д РЗ Ф а!! Вк) йи = екс!еьи! й,+В ! Квкз 25-- ' 25.— 1 ° 02 1-1 1+02 1+1 0,5 + 0,2 0,2 3.2. Рассчитать широкополосный усилитель на основе каскадного соединения олнотипных усилительных микросхем К224УС1 по слелующим данным: Е„= 1 кОм, Кс — — 10, / ~ 40 МГц, ~'„( 500 кГц. Предполагается, что усилитель работает от низкоомного источника снгнала.
Решение 1. Из справочных данных микросхемы К224УС1, принципиальная схема которой и типовое включение показаны на рис. 3.14 н 3.15, имеем Ем = 5,4+12,0 В, Ест = 3 В, Б = 25 мА/В, Е,„> 150 Ом, / =0,15 МГп, ю э к ~;=110 МГц. 2. Подсчитаем коэффициеггг ения Кс —— ЯЕ„, который -э ! усил 1 1 1 1 ! 1 ! ем Ю~ 1 1 +Ця к г х Ф Рис.
3.14 3. Определим верхнюю граничную частоту усилителя по формуле (3,12); ~; ж/и/(/Й = 110/(/5 = 45 МГц. 4. Найдем нижнюю граничную частоту усилителя. Нижняя граничная частота каждой микросхемы определяется переходными и блокируюпшьш емкостями внутри микросхемы (см. Рис. 3.14). ДлЯ всего УсилителЯ имеем /„ш/и(/о' = 0,15 1/5 = = 335 кГц. может обеспечить одна микросхема в области средних частот.
Роль параметра Е„при работе на такую же микросхему будет играть величина Я„= Ез '1 Е„= 100 1 150 = 60 Ом. Тогда Кп = 25. 0,06 = 1,5. Для обеспечения коэффициента усиления Кс = = 10 требуется включить последовательно пять таких микросхем. Последняя микросхема работает на болыпую нагрузку Ем — — Ез!! Е„= 100 1! 1000 = 90 Ом, тогда Кш = БКм — — 25 ° 0,09 = = 2,25. Обший коэффгшнент усиления К„= (Кш)'Кш = 11,4.
Итак, пятикаскадный усилитель удовлетворяет всем требованиям задания. 3.3. Подсчитать коэффициент усиления по напряжению трехкаскадного усилителя на биполярных транзисторах в области средних частот при условии, что К, . К, К, = 5 кОм, К, = =1 кОм, Д=10, ге=200 Ом, г,=25 Ом. Ответ: 183. 3.4. Определить коэффициент частотных искажений М„на частоте 50 Гц для схемы, изображенной на рис. 3.2, если К„= = 5 кОм, К, = 1 МОм, К, = 5 кОм, К, = 10 кОм, 5 = 5 мА/В, С, = Сз —— 1 мкФ, С„= 10 мкФ.
Ответ: 11.5. 3.5. Определить верхнюю Е граничную частоту схемы на в + 6 основе операционного усилите- "аи ля, показанной на рис. 3.16. в -Евг Ответ: 1О кГц. З.б. Найти полосу пропуска- ууввм ния усилителя, изображенного на рис. 3.11, если К„= К„= =1 кОм, Сг=Сз Сз=Св= 1 мкФ. Рис.
3.16 Ответ: 57,809 кГц. 3.7. Во сколько раз изменится коэффициент частотных искажений М, на частоте 1 МГц, если в схеме на рис. 3.1 транзистор ГТ108А заменить транзистором ГТ305А7 Считать, что К„= = К„= 1 кОм„К, =40 кОм, Кз= 10 кОм, К„= 2 кОм; использовать справочные параметры транзисторов при типовых режимах по постоянному току. Ответ: 7„35. ГЛАВА 4 ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В З'СНЛИТЕЛЯХ ф 4Л.
ПОНЯТИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Обратную связь вводят для того, чтобы улучшить показатели усилителя или припать ему некоторые специфические свойства. В общем случае обратная связь в усилителе осуществляется подачей части сигнала с выхода на вход.
Основная структурная схема усилителя с обратной связью показана на рис. 4.1, где я — некоторая величина, характеризующая электрические сигналы. В наиболее общем случае К и 7 — комплексные коэффициенты Рш: 4.2 Риа 41 перелачи, причем обычно 1 К ! > 1, а !у! ( 1. Для этой схемы можно записать Я' = Я,„+ уэ",, но $„= КУ; следовательно, Я' = Б + ТКУ, откуда У 5,„/(1 + уК). Окончательно получаем 5 = К$„„(1 — уК) н общий коэффициент усиления усилителя с обратной связью Я „1 — уК Модуль знаменателя последнего выражения может быть либо больше, либо меньше единицы. Поэтому включение обратной связи либо увеличивает, либо уменыпает общий коэффициент усиления. Если общий коэффициент усиления увеличивается, то обратную связь называют положвтельной (ПОС), а если уменьшается — отрицательной (ООС).
Следует иметь в нилу, что в одной н той же схеме обратная связь на одних частотах может действовать как отрицательная, а на других— как положительная. Для ООС в области средних частот можно записать К К 1+ уК (4.1) где К„=(К„!, К= ~К!, у= )у~, Е = 1+уК вЂ” фактор или глубина обратной связи. Применение ООС повышает стабильность коэффициента усиления„т. е. коэффициент усиления становится менее чувствительным к изменению параметров.
Предположим, что в выражении (41) уК ъ 1, тогда К 1 К, ге — = —, (4.2) ук т. е. коэффициент усиления усилителя с обратной связью будет определяться только коэффициентом передачи цепи обратной связи и практически не будет зависеть от К и его возможных изменений. В общем случае относительное изменение коэффициента усиления усилителя с ООС в 1+ уК раз меньше отно- сительного изменения коэффициента усиления усилителя без обратной связи, т. е. 4К 4К~К (+уК Применение ООС приводит также к уменьшению нелинейных искажений в усилителе, которые оценивают коэффициентом гармоник Кг П 1 тле У, — эффективное значение первой (основной) гармоники сигнала на выходе усилителя; <Хз, (У„Уд.... — эффективные значения высших гармоник сигнала Высшие гармоники сигнала возникают из-за нелинейности входных и выходных характеристик транзисторов усилителя.
Чем больше амплитуда сигнала, тем сильнее сказываются нелинейности и тем больше уровень высших гармоник. Поэтому основным источником нелинейных искажений в усилителе являются выходные каскадьь где уровень сигнала максимален. На рис. 4.2 показана структурная схема усилителя, в выходном каскаде которого появляется некоторый сигнал гу, харахтеризующий высшие гармоники сигнала. Если предположить, что Кз ~ К„то охват такого усилителя цепью ООС с коэффициентом передачи у приводит к уменьшению коэффиплента гармоник. Это объясняется тем, что уменьшение размаха выходного сигнала путем введения в усилитель ООС приводит к ослаблению высших гармоник в значительно большей степени, чем к ослаблению основной гармоники сигнала.
Для оценочных расчетов можно считать, что К = К„!(! + уК), (4.3) где К= К,Кя Отрицательная обратная свазь широко используется также для улучшения амплитудно-частотных характеристик усилителей. Она позволяет расширить полосу пропускания, что обеспечивает уменьшение частотных искажений сигналов сложной формы. Частотные искажения в усилителе характеризуют коэффициентом частотных искажений М (еэ) = Ке/К (ш), гле Ке — значение коэффициента усиления в области средних частот.
Коэффициент частотных искажений показывает, во сколько раз отличается усиление усилителя на данной частоте еэ от его значения в области средних частот. Если охватить усилитель цепью частотно-независимой ООС, то частотные искажения уменьшаются. Коэффициент частотных искажений уси- лителя с обратной связью можно определить по формуле Мг (гс) — 1 Г где М~,(ез) — козффзщиент частотных искажений в усилителе без обратной связи; à — глубина обратной связи. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.1. В двухкаскадном транзисторном усилителе с общим коэфФициентом усиления по току, равным 3000, использованы транзисторы с коэффициентом В = 100. В схему включена ООС с параметром 7 = 0,01.
Определить изменение общего коэффициента усиления (~) при наличии обратной связи и без нее, если изменение напряжения питания приводит к уменьшению параметра )) до 50. Решение 1. Находим изменение коэффициента усиления при отсутствии обратной связи. Учтем, что в двухкаскадном усилителе этот коэффициент пропорционален Вз: 7~1/7~2 Р1/Р2э отсюда К,Р'з 3000 50' Кз = э — — = 750. Изменение коэффициента усиления составляет (3000 — 750)/ /3000 = 75 / . 2.
Находим изменение коэффициента усиления при наличии ООС. Согласно формуле (4.1), 3000 750 1 + 3000/100 ' ' 1 + 750/100 Изменение коэффициента усиления при наличии ООС составляет %,7 — 88,2 96,7 Таким образом, введение обратной связи привело к уменьшению изменений коэффициента усиления примерно с 75 до 8,8;4, что можно считать существенным улучшением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
