Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Такой усилитель с повторителем в случае малых емкостей нагрузок подобен двухкаскадному усилителю. При этом расчет схемы трехкаскадного усилителя с общей последовательной обратной связью по напргвкению (рис. 4.12) можно производить на основании соответствующих соотношений для схемы на рис. 410. Повторитель позволяет при заданном усилении выбрать малую величину сопротивления Ко без заметного шунтирования второго каскада цепью обратной связи Ко — К Это позволяет получать в трехкаскадных усилителях болыпую глубину обратной связи.
Трехкаскадный усилитель с общей обратной связью на полевых транзисторах показан на рис. 4.13. В первом каскаде (транзистор Т!) введена местная последовательная обратная связь по току на резисторе Ко. Усиленис этого каскада Ка! = $2К,! (4.18) 1+ 8!Ко ' где $! — крутизна характеристики полевого транзистора Т,. В формуле (4.18) учитывается, что нагрузкой первого каскада является высокоомный резистор К,г.
Второй каскад на транзисторе Т, построен по схеме с общим истоком, для которой Коз = 5зй,з. Наконец, третий каскад на транзисторе Т, построен по схеме с общим стоком, для которой 5з(й з))К "1(йь+й )) 1+ Бзй«з!1 Кь!! (йо + Иы) Согласно формуле (4.5), Ко Ко 1 + ТКо ' где Ке КтКгаКиь 7 = но7(но + и ). Входное сопротивление в данном усилителе определяется резистором й,з и практически не зависит от глубины обратюй связи: К „= Я,„з — — И„. Выходное сопротивление уменьша- 1 зтся: Иьтль = — ~(1+ ТКо,), где Ко, = Ко~е,,- е) Усилители с обратными связями в интегральном исполнении Микросхема К722УС1, изображенная на рис. 4.14, является цвухкаскадным усилителем переменного тока.
Она выпускается в пяти модификациях, различающихся напряжением питания (6,3 В+ 10;Г и 12,6 В+ 10;/), минимальным коэффициентом усиления от 2% до 800 на частоте 12 кГц и от 30 до 50 на 'частоте 5 МГц и постоянным напряжением на выхоле (2,4-3,8 В для модификаций А и Б, 7,0-9,6 В для остальных). Входное сопротивление 1,2 — 3 кОм. Каскад на транзисторе Т, выполнен с последовательной обратной связью цо току. Транзистор Т, может использоваться как по схеме ОЭ, так и по схеме ОК.
Через резисторы К„и йь схема может быть охвачена ООС по току параллельного типа. Глубину этой обратной связи можно регулировать с помощью подключаемого к выводу 7 переменного ! ! кяггуг! ! х -- — — -з г н Е Ряс. 4.15 Рис. 4.16 езисгора. Для устранения обратной связи по перемен- 8 ному току достаточно под- л I У ключить конденсатор боль- я! шой емкости к выволам 7 ! г 4 или 12. 1 . Выводы 4 и 12 исполь- И зуются лля соелинения ИМС т Ль Л4 г с резистивными или ем! ! костными элементами, меняияцими или полностью устраняюшим и местную по- рка 4.14 следовательную обратную связь по току в каждом каскаде, реализующими новые цепи обратной связи, позволяющими регулировать режим транзисторов по постоянному току и т.
д. Вывод 11 слул~ит для подключения фильтруюших или корректирующих конденсаторов. В зависимости от схемы вюпочения Тз роль нагрузки могут выполнять резисторы Вт (в схеме ОК) или Лз (в схеме ОЭ), а также внешние элементы, включаемые между выводами 8 и 10. Справочные данные на подобные ИМС включают значения напряжения источника питания, коэффициента усиления на двух частотах, входного и выходного сопротивлений, входного и выходного напряжений. На рис. 4.15 изображена ИМС широкополосного трехкаскадного усилителя 175УС!, а на рис. 4.16 — наиболее типичная схема ее включения. Транзистор Т, в усилителе включен по схеме с последовательной обратной связью по току на р!писторе Я„, транзистор Тз обычно включен по схеме ОЭ, а транзистор Тз — по схеме ОК.
Соединение выводов 13 и 14 обеспечивает охват силителя общей отрицательной обратной связью по напряжению последовательного типа. Вывод 2 используется для подключения блокирующей емкости во втором каскаде, выводы 9 и 10 — для подключения корректирующих емкостей. Цепочка Яа — Сз на рис. 4.16 позволяет корректировать АЧХ данного трехкаскадного усилителя. В справочных данных на эту ИМС приволятся следуюшие цифры, которые являются основой для расчетов: Кс > 10, й,„= 1 кОы, й „= 75 Ом на частоте 100 кГп, Г,> 45 МГц.
На частоте усиление снижается на 3 дБ по сравнению со своим значением иа средних частотах. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.9. Рассчитать широкополосный усилитель напряжения, работающий на согласованный кабель (й„75 Ом), по следующим данным: и, = 2,5 мВ; В„= 1 кОм; н„= 500 мВ; К„< 5;;,!"„> 20 МГц. Нестабильность коэффициента усиления при всех условиях эксплуатации не должна превышать 10У,. решение 1. Будем использовать в усилителе ИМС 175УС1А, так как она обеспечивает усиление до частоты 45 МГц. 2.
Подсчитаем необходимое количество микросхем л. Требуемое усиление Кс = и„/и, = 500Д,5 = 200. С учетом потерь усиления,на входе и выходе усилителя и учитывая, что гарантированный коэффициент усиления одной ИМС 175УС1А составляет 10, получим и = 3. 3. Найдем коэффициент усиления всего усилителя по формуле К = " К ~ К ~ К и= с! ш из йг+ Как! Ввык! + 11вп Вэьпэ+ йвкз йаьиз+ йн Учитывая, что В ! —— В,„т = й,п 1 кОм (по справочным данным для микросхемы 175УС1А), а й ! = В т = й = 75 Ом, получим 1 1 1 0,075 1 + 1 0,075 + 1 0,075 + 1 0,075 + 0,075 т.
е. усилитель будет обеспечивать необходимое усилие. 4. Проверяем верхнюю граничную частоту усилителя: У; = — '= — =26 МГц >20 МГп, 45 $/3 $~3 ! де Хв .!э! Хв! =Ха — верхняя граничная частота ИМС„Необходимая широкополосность усилителя обеспечивается. пав Рва 4.Л Так как в условиях не оговорены требования на нижнюю граничную частоту усилителя, то выбираем переходные и блокирующие емкости, как в типовой схеме включения 1рис.
4.161. 5, Проверяем коэффициент гармоник и стабильность коэффициента усиления. По справочнику при и „= 0,5 В величина К, для данной ИМС не превышает 5%.'При этом наибольшие нелинейные искажения будет создавать ИМС, стоящая на выходе усилителя; искажениями первых двух микросхем можно пренебречь. По справочнику, нестабильность коэффициента усиления ИМС на средних частотах за счет использования общей обратной связи не превышает 10~г, при всех условиях эксплуатации. Итак, рассчитанный усилитель (рис.
4.17) удовлетворяет всем требованиям задания. 4.16. Двухкаскадный усилитель, схема которого показана на рис. 418, имеет коэффициент гармоник К, = 20 г,' при требуемом эффективном уровне выходного тока, равном 5 мА. Определить сопротивление резистора обратной связи К, который следует включить между эмиттером второго и базой первого транзистора для уменьшения К, до уровня 5%. Опрецелить также изменение значения тока генератора входного гока с внутренним сопротивлением 10 кОм, необходимое вля того, чтобы сохранить требуемое значение выходного гока г,гг тил Решение 1.
Из справочника выписываем требуемые параметры транзистора ГТ 108А: Р 40 га = 100 Ом, г„= 400 кОм. 2. Ориентировочно оп- Е ределяем режимные токи и напряжения в исходном усвлителе: Риа 4.18 Хб1 ге —" = — = 0,1 мА, к~ = РХв — — 0»1. 40 = 4 мА, Ек 10 Х Е, 100 ХХк1 —— Ех — Хк1К~ = 10 4'2 = 2 В, Хкз Хзг = Юк~ — (або ХХк1 2 ге — = — =4 мА, Еб 05 Х/кзз —— Ек Хзз(Як+ Но) = 10 — 4(1+05) =4 В. 3. Определяем требуемые в дальнейшем расчете параметры баСКаДОВ ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ: Г,=КР,/Х ОтСЮДа Ги = Гы а гк6 Ом; ги =гк/(1+ Р)а10 кОм; Квхг =дя+ гэг(1+ Рх)= = 100+ 6(1+40) =340 Ом; Ква =гш+(кит+ Ее)(1+ Рз) й — ЕбРк — 500 40 = 20' 10 Ом = 20 КОм Ргг Ф+Ек)йа =40 = ЗЗ; Ро — — Рк *' =40 — — = 36. 10+2 ' " „з+Е„10+1 4.
Определяем козффициент усиления по току исходного ХОтлитаня: ~г Еб Р Кк Р ххг + ххвх б ххб хэб + ~вх1 ~к + Евхз 10 100 2 10+0,341100 100+ 0,34 2+ 20 5. Находим ток генератора тока Хг в исходном усилителе: Х, = — "= — = 465 ° 10 в мА = 465 мкА Хи 5 Кб 105 6. Определяем необходимую глубину обратной связи, счиия, что введение сравнительно высокоомного резистора Е трактически не шунтнрует входную цепь усилителя.
Согласно '4.3), имеем Г = 1 + уК, = К,/К, . = 20/5 = 4, т. е. у = Ев/(Ев + + Е ) = (4 — 1)/Кз = 0,0286. 7. Определяем величину резистора Я из уравнения Еб/(Еб+ Л ) = 0,0286; пРи Ее — — 500 Ом имеем Е = 17 кОм. 8. Определяем новое значение тока Х„: Кб 105 — Х„5 Кк = = — =26„2 и Х,= —" 1+ 7Кх 4 " ' Кь 26,2 =0,19 мА= 190 мкА. Итак, введенная обратная связь позволила снизить козффи- циент К, до уровня 5 / 1.11. В трехкаскадном усилителе на полевых транзисторах (см, рис. 4.13) найти глубину общей отрицательной обратной связи при следующих условиях: крутизна характеристик всех полевых транзисторов Я = 4 мА/В, К„= К„= Км = Кч = 500 кОм, В = К» = 1 кОм» Ка =К»з = 5 кОм, К»з = 2 кОм, Кс — — 200 Ом, К =2 Ом.
0>йвегл: 14,6. 4Л2. В усилителе, изображенном на рис. 4ЛО, определить значения резисторов в цепи обратной связи Ке и К обеспечивающих максимальную глубину обратной связи при Кс,, —— = 10, К, = К„= Кн = 1 кОм. Воспользоваться значениями физических параметров транзисторов вз задачи 4.10. Пренебречь влиянием резисторов базовых делителей, Омвеш: 61 и 549 Ом. 4.13. Подсчитать, в каких пределах изменяется величина входного сопротивления схемы, изображенной на рис. 4.11, при изменении сопротивления резистора К' в пределах от 100 Ом до 10 кОм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
