Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 20
Текст из файла (страница 20)
4.14 Рис. 4.14 127 4;Пач Рис. 4.17 используется для подключения блокирующей емкости во втором каскаде, выводы 9 и 10 — лля подключения корректирующих емкостей. Цепочка )(г — С, на рис. 4.16 позволяет корректировать АЧХ данного трехкаскадного усилителя. В справочных данных на эту ИМС приводятся следующие цифры, которые являются основой лля расчетов: Кс > 10, й = ! кОм, Гт, = 75 Ом на частоте 100 кГц, 7; > 45 МГц. На частоте усиление снижается на 3 дБ по сравнению со своим значением на средних частотах. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 4.9.
Рассчитать широкополосный усилитель напряжения, работающий на согласованный кабель ()1„= 75 Ом), по следующим данным: и, = 2,5 мВ; Гт„= 1 кОм; и„= 500 ыВ; К, < 5 у,'; Г, > 20 МГц. Йестабильность коэффициента усиления при всех условиях эксплуатации не должна превышать 10%. Решение 1.
Будем использовать в усилителе ИМС 175УС1А, так как она обеспечивает усиление до частоты 45 МГц. 2. Подсчитаем необходимое количество микросхем и. Требуемое усиление Кп = и„/и„= %0/2,5 = 200. С учетом потерь усиления ча вхоле и выхоле усилителя и учитывая, что гарантированный коэффициент усиления одной ИМС 175УС1А составляет 10, получим л = 3. 3. Найдем козффтщиент усиления всего усилителя по формуле йвп К ~вгг йвкг йи Ки= Кш Киг Кш пг + )(ы1 К~их! + й~кг й~игг + Квкг К~игг + лн Учитывая, что К,„г — — Я,„г = Гт,„г = 1 кОм (по справочным данным для микросхемы 175УС1А), а й, = гг, г — — Я, = 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: — — = — = 26 МГц> 20 МГц, 45 $3 $/3 где .г' Лг г'г =,(;г — верхняя граничная частота ИМС. Необходимая широкополосность усилителя обеспечивается. Решение 1. Из справочника выписываем требуемые параметры транзистора ГТ108А: () = 40, те = = 100 Ом„г„=400 ком. 2.
Ориегттировочно определяем режююные токи и напряжения в исходном усилителе: 5 Звкиэ га 531 т,т гттлхт Рип 4.И Так как в условиях не оговорены требования на нюкнюю граничную частоту усилителя, то выбираем переходные и блокирующие емкости, как в типовой схеме включения (рис.
4.16). 5. Проверяем коэффициент гармоник и стабильность коэффициента усиления. По справочнику при и = 0,5 В величина К, лля данной ИМС не превышает 5У. При этом наибольшие нелинейные искажения будет создавать ИМС, стохгцая 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% при всех условиях эксплуатации. Итак, рассчгттанный усилитель (рис. 4.17) удовлетворяет всем требованиям задания. 4Л0.
Двухкаскадный усилитель, схема которого показана на рис. 4.18, имеет коэффициент гармоник К„= 20% при требуемом эффективном уровне выходного тока, равном 5 мА. Определить сопротивление резистора обратной связи В который следует включить между эмиттером второго и базой первого транзистора для уменьшения К„до уровня 5%. Определить также изменение значения тока генератора входного тока с внутренним сопротивлением !О кОм, необходимое для того, чтобы сохранить требуемое значение выходного тока.
1б! ч) — "= =О1 мА 1к! = (11б! — — 0,1 40= 4 мА, Е„ 10 Вб 100 1/. =Е,— 1юВ,=10 — 4 2=2 В,1„-1 и — (/б; (/к! 2 = — =4 мА, Во Во 05 (/кэ2 = Ех 1э)(В» + Во) 10 4П + 0 5) = 4 3. Определяем требуемые в дальнейшем расчете параметры каскадов по переменному току: г,=)р,/1 отсюда г„=г, ж = 6 Ом; гв = г„/(1+ Р) гк 10 кОм; В, гв гы + гв (1+ (3!) = =100+6(1+40) сх340 Ом; В 2 экгбз+(гл+Вс)(1+()2) = гж Во()2 = 500 40 = 20 10 Ом = 20 кОм, (3„= (3, Гк)+ к( вх2 10 г»2 1О = 40 — = 33; ()е вв ((2 — ' — = 40 — = 36.
10+2 ' " г»2+Я„10+1 4. Определяем коэффициент усиления по току исходного усилителя: Яе Вб Вх К,= Ре) ()»2 + Ввх ( Вб Яб + Ввх! Я + Вв»2 . 33 — 36 = 105. 10 100 2 10 -)- 0,34 )! 100 100 + 0,34 2 + 20 5. Находим ток генератора тока 1, в нсходпоы усилителе; — = 465 10 з мА= 465 мгА 1„5 К! 105 6, Опрелеляем необхолимую глубину обратной связи, считая, что авек)ение сравнителъно высокоомного резистора Я практически не шунтирует входную цепь усилителл. Согласно (4.3), имеем Е = 1 + уК, = К,/К,х = 20/5 = 4, т.
е. у = Вп(Во + + В ) = (4 — 1)/К! = 0,0286. 7, Определяем величину резистора В„из уравнения В)/(Яо 4- В е) = 0,0286; прн Яо = 500 Ом имеем В = 17 кОм. 8. Определяем новое значение тока 1,: К, = ! — = — -=262 и 1 = — х — = — —.= К, 105 — 1„5 1+ уК! 4 ' ' К)„26,2 = 0,19 мА = 190 мкА.
Итак, введенная обратная связь позволила снизить коэффи- циент Ке до уровня 5 / 130 4.11. В трехкаскалном усилителе на полевых транзисторах (см. рис. 4Л3) найти глубину общей отрицательной обратной связи при слелуюших условиях: крутизна характеристик всех полевых транзисторов э = 4 мА/В, Яп вв В„= Яп — — Я,к — — 500 кОм, В, = В„= 1 кОм, В„= В»2 = 5 кОм, Я„, = 2 кОм, Яо —— 200 Ом, Я =2 кОм. Ол)вет ! 14,6.
4Л2. В усилителе, изображенном на рис. 4.10, определить значения резисторов в цепи обратной связи Во и В обеспечивающих максимальную глубину обратной связи при Кц„= = 10, В, = Вк»в В„= 1 кОм. Воспользоваться значениями физических параметров транзисторов из задачи 4.10. Пренебречь влиянием резисторов базовых делителей.
Ответ: 61 и 549 Ом. 4ЛЗ. Подсчитать, в каких пределах изменяется величина входного сопротивления схемы, изображенной на рис. 4.11, при изменении сопротивления резистора В' в пределах от 100 Ом до 10 кОм. Считать, что В„ = Вк = В„! = В»2 = 1 кОм, Во= 100 Ом, Я . =10 кОм; транзисторы 7! и 72 имеют параметры р = 50, гб — — 200 Ом гэ = 5 Ом !'в = 10 кОм. О)яввт: от 2,2 Ом до 79 Ом. 4Л4. Определить, во сколько раз увеличится коэффициент усиления по напряжению в схеме на рис.
4.8, если резистор Яо зашунтировать конденсатором большой емкости. Принять крутизну характеристики полевого транзистора 5 =- 5 мА/В и Во —— 500 Ом. Ответ: в 2,5 раза. 4Л5, Определить величину входного сопротивления схемы на рис. 4.7 с учетом резисторов базового делителя и без нх учета.
Принять следующие параметры транзисторов: р = 100, гб = 100 Ом, г, = 5 Ом, сопротивления В) = В2 — — 10 кОм, Во = 500 Ом. Ответ: 4,55 и 50 кОм. 4.16. Вычислить величину выходного сопротивления в схеме на рис. 4.9, если Вх = 1 кОм, В„= 10 кОм, (2 = 100. Считать, что В, 'лэ Вх и В„» Вв,. Ответ: 91 Ом. ГЛАВА 5 УСИЛИТЕЛИ МОЩИОСТИ Усилители мощности служат для обеспечения в нагрузке заданной мощности. Прн этом предъявляются определенные требования к коэффициенту полезного действия, уровню нели- 131 нейных искажений н полосе пропускания усилителя мощности. Усилители мощности могут быть однотактными или двухтакгными.
Однотактные усилители чаще применяют при относительно малых выходных мощностях. Как правило, в однотактной схеме транзистор работает в режиме А, в двухтактной схеме — в режимах АВ нли В. Из указанных вариантов наиболее зкономнчна двухтактная схема, работающая в режиме В. Усилитещ» мощности подразлеля»ется на трансформаторные и бестрансформаторные.
Трансформаторное включение нагрузки позволяет согласовать выходное сопротивление усилителя с сопротивлением нагрузки. Транзисторы в выходных каскадах обычно работают по схеме ОЭ илн ОБ. Включение по схеме ОК используется в основном в бестрансформаториых усилителях мощности. Схема включения ОБ обеспечивает наибольшую выходную мощность прн заданном уровне нелинейных искажений. Схема включения ОЭ обеспечивает наибольшее усиление по мощности (примерно в )) раз большее, чем схема ОБ).
Прн расчете усилителя мощности обычно заданы мощность в нагрузке и сопротивление нагрузки. Требуется выбрать тип транзистора, определить напрюкение источника питания, начальное положение рабочей точки, мощность, отдаваемую каскадом, мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора, амплитуды входного тока и напряжения, козффицнент гармоник н коэффициент полезного действия.
Расчет усилителей мощности обычно производят графоаналнтическнм методом. й 51. ОДНОТАКТНЫЙ ТРАНСФО1»МАТОРНЬ)Й УСИЛИТЕЛЬ Рассмотрим расчет однотактного усилителя мощности, работающего в режиме А, на примере схемы, приведенной на рис. 5.!. Транзистор включен по схеме ОБ с трансформаторами на входе и выходе. Начальное смещение задается с помощью источника Е,. На рнс. 5.2 изображено семейспю сгатичесхнх выходных характеристик транзистора. Нагрузочная прямая по постоянному току г, (актнвное сопротивление первичной обмотки выходного трансформатора) идет почти вертикально, и ее пересечение с осью абсцисс опредедяет напряженна источника коллекторного питания. Нагрузочная прямая по переменному току»»;, (пересчитанное в первичную обмотку выходного трансформатора сопротивление нагрузки) проводится через рабочую точку и пересекает ось абсцисс под меньпшм углом.
132 4цм ,Ц Начальное положение рабочей точки и величина»»'„вь»бираются с учетом рабочей области статических характеристик транзистора. Эта область ограничивается предельно допустимыми напряжением на коллекторе (»„... током коллектора 1„,„и мощностью рассеяния на коллекторе Ркх Кроме того, при заданном уровне нелинейных искажений рабочая область ограничена минимальными напряжением коллектора 1»„вь н током коллектора 1„ь.
Положение рабочей точки и наклон нагрузочной прямой необходимо выбирать внутри указанной области таким образом, чтобы амплитуды положительного н отрицательною о полупсрнодов выходного сигнала были равны. В однотактной схеме транзистор отдает колебательную мощность Рэ»»» Рд/»)~р (5.1) где г), — к. п. д. выходного трансформатора. Выходная мощность, найденная по формуле (5.1), не должна превышать наибольшую мощность рассеяния выбранного транзистора Р„„. Отдаваемая транзистором максимальная мощность зависит от амплитуд переме»шых составляющих напряжения и тока коллектора: (5.2) При заданном напряжении источника коллехторного питания начальное положение рабочей точки находят с помощью нагрузочноя прямой по постоянному току.
Ориентировочно можно считать, что падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки выходного трансформатора 133 (5.3) 1 Хкппх Хкппп 2 (5.4) Рип 5.4 х5 5) 1'о — — Е„(1„., + 1к „) кп ЕкХк . 1 пхппкп 1 ( юи Ч= Рп 2 Е 2 (5.6) Хк РО Хппх (5.Л (5.9) !35 134 ЛЕ =0,1Ек, тогда рабочая точка располагается на вертикали с абсциссой 1/м = Ек — ЛЕ При этом максимальная амплитуда выходного сигнала определяется как разность: и„.=(Х, — (Хк и=Ек — АŠ— и„ви. Из рис. 5.2, учитывая малость величины (Х„кп нетрудно получить, что (Х„с 0,511п„п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
