Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Описание принципиальной схемы усилителя

Другим свойством транзистора является высокое сопротивление его коллекторного перехода. Поэтому в схеме замещения усилительного каскада коллекторная цепь транзистора отображается управляемым источником заданного тока.

Рассмотрим работу каскада в режиме постоянного тока. Этот режим характеризуется постоянными значениями токов и напряжений в цепях коллектора, эмиттера и базы транзистора, которые создаются источником питания Ек. Режим работы каскада по постоянному току следует выбирать таким образом, чтобы усиление сигнала выполнялось без искажений. В частности, необходимо получить минимальный коэффициент нелинейных искажений К сигнала на выходе при заданном его динамическом диапазоне. Данный коэффициент отображает присутствие дополнительных гармонических составляющих в выходном сигнале, когда на вход каскада подается синусоидальный сигнал.

= ∙ 100%

где U2, U3 .Un - дополнительные гармоники выходного напряжения, отсутствующие на входе; U1 -первая гармоника выходного сигнала.

Появление дополнительных гармоник обусловлено наличием в вольтамперных характеристиках транзистора нелинейных участков. Неискаженный режим работы с максимальным динамическим диапазоном можно получить только в том случае, если точка покоя П выбрана, как показано на рис.2.2.1, в центре линейной области входных и выходных характеристик транзистора.

а) б)

Рис. 2.3. Графическое построение режима покоя, токов и напряжений сигнала для каскада ОЭ на выходных (а) и входных (б) характеристиках транзистора

Для выполнения построений на выходных характеристиках (рис. 1.3а) проводят через точку П линию нагрузки каскада по постоянному току (а - б) с учетом заданного напряжения питания . Наклон этой линии к оси абсцисс описывается уравнением баланса напряжений в выходной цепи каскада по постоянному току:

,

где и - напряжение коллектор-эмиттер и ток коллектора в точке покоя; - дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока, его величина обычно находится в пределах 0,9 ¸ 0,99. Коэффициенты передачи b и a связаны соотношением b = a / (1 - a ).

На выходных характеристиках точка "а" соответствует режиму холодного хода, когда , а точка "б" отображает режим короткого замыкания = 0, при котором:

.

Пересечение линии нагрузки (а - б) с выходной характеристикой в точке П соответствует базовому току , что позволяет определить положение точки покоя на входной характеристике транзистора, рис. 2.3.

Включение в эмиттерную цепь резистора R7 создает отрицательную обратную связь (ООС) по постоянному току, которая стабилизирует положение точки покоя при различных возмущающих воздействиях, обусловленных: колебаниями температуры окружающей среды; нестабильностью напряжения источника питания; изменениями параметров элементов схемы.

С увеличением возрастает эффективность действия ООС и повышается стабильность работы каскада, однако, увеличиваются потери энергии в схеме. Для сохранения заданного динамического диапазона выходного сигнала требуется увеличение напряжения . С целью уменьшения потерь энергии и повышения КПД в мощных усилительных каскадах применяют термокомпенсационный способ стабилизации рабочей точки.

Оконечный каскад.

Оконечный каскад усилителя аналогичен предварительному, выполнен он по однотактной схеме с трансформаторным выходом. Включение транзистора выполнено по схеме с ОЭ. Выбор этой схемы обусловлен тем, что сопротивление нагрузки относительно мало и составляет 15 Ом. Благодаря трансформаторному каскаду достигается максимальный КПД каскада при допустимых нелинейных искажениях. Однако снижается КПД усилителя, поскольку малогабаритные недорогие трансформаторы имеют сравнительно малый КПД. Для сглаживания пульсаций напряжения источника питания на базе транзистора применяется низкочастотный фильтр на элементах С5, R10. Конденсатор С6 используется для шунтирования резистора R11. Перейти на страницу: 1 2 

Другие статьи по теме:

Графен в электронике сегодня и завтра Графен был экспериментально обнаружен в 2004 г. двумя английскими учеными российского происхождения - Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они вскоре получили Нобелевскую п ...

Использование среды Cadence Virtuoso для проектирования интегральных микросхем Принятая на сегодняшний день модель развития промышленности предполагает широкую роботизацию‚ создание гибких автоматизированных производств и отводит особое место микроэлектронике как с ...

Территориальное планирование сетей телерадиовещания с учетом ЭМС РЭС на основе геоинформационных технологий На этапе проектирования телекоммуникационных сетей с появлением электронных карт и геоинформационных систем появилась возможность проведения более точных расчетов размещения радиоэлектр ...