Расчет частотных характеристик

Расчет частотных характеристик в области низких частот

 

Частотная характеристика в области низких частот двух каскадов, охваченных частотонозависимой отрицательной обратной связью.

 

 (3.1.1)

 

где ;

 

;

;

 

Н – частотные искажения, вносимые цепью обратной связи.

 

 (3.1.2)

 (3.1.3)

;

; ;

; ;

; ;

; ;

 

Рассчитываем частотную характеристику в области низких частот для трех вариантов (Таблица 1):

а) для значения емкости в цепи эмиттера ;

б) при частотонезависимой обратной связи Н=1;

в) для значения емкости в цепи эмиттера ;

 

Таблица 1

Частота F, Гц	Относительный коэффициент усиления
10	0,043967	0,042987	0,043262
20	0,290789	0,282907	0,284733
30	0,533627	0,539467	0,588346
40	0,682799	0,700203	0,696714
50	0,773610	0,793732	0,789803
60	0,831719	0,850643	0,847030
70	0,870686	0,887317	0,884205
80	0,897802	0,912165	0,909528
90	0,917500	0,929713	0,927483
100	0,932072	0,942535	0,940640
110	0,943160	0,952174	0,950552
120	0,951776	0,959595	0,958195
130	0,958115	0,965425	0,964207
140	0,964084	0,970086	0,969018
150	0,968358	0,973869	0,972927
160	0,972253	0,976981	0,976144
170	0,975337	0,979570	0,978822
180	0,977938	0,981748	0,981076
190	0,980151	0,983596	0,982989
200	0,982049	0,985179	0,984628

Расчет частотной характеристики в области высоких частот

 

Рассчитываем частотную характеристику в области высоких частот двух каскадов, охваченных обратной отрицательной связью:

 

 (3.2.1)

 

где ;

 

;

;

; ;

; ;

 

Результаты расчетов частотной характеристики на высокой частоте представлены в таблице 2.

 

Таблица 2

Частота F, Гц	Относительный коэффициент усиления усилителя Y
1000	0,999839
5000	0,995973
10000	0,984911
15000	0,964471
20000	0,937954
25000	0,905298
30000	0,867550
35000	0,825905
40000	0,781621
50000	0,689951

 

Амплитудно-частотная характеристика, полученная по результатам расчета, представлена на рисунке 8.

 

Рисунок 8 – Амплитудно-частотная характеристика

Заключение

 

Из проведенной работы следует, что полученная частотная характеристика расчетной схемы полностью удовлетворяет условиям задания.

Работа демонстрирует основы расчета усилителя низкой частоты с трансформаторной связью между каскадами, что позволяет достичь полного согласования нагрузки (входного сопротивления последующего каскада) с выходным сопротивлением транзистора, а, следовательно, максимального усиления мощности в каждом каскаде. Недостатки данной схемы – большие габаритные размеры и масса, высокая стоимость, а также худшие АЧХ и ФЧХ. Трансформаторная связь используется между каскадами тогда, когда предъявляется требование высокой экономичности усилителя, например: в портативных устройствах. В современной радиотехнике используются более новые и современные элементы, но принципы построения цепей в большинстве случаев остаются одинаковыми.

Схема неудобна тем, что для согласования используются не только эмиттерный повторитель, но и трансформатор. Это значительно увеличивает в размере готовый УНЧ.

Спроектированный усилитель должен питаться от двух источников питания, т.к. ОУ питается от двухполярного источника, а фазоинверсный и оконечный каскады от однополярного. Это затрудняет использование усилителя в переносных устройствах.

Схема настраивается относительно несложно из-за применения ОУ в предварительном усилителе, вместо двух усилительных каскадов на транзисторах. Также применение ОУ значительно уменьшило низкочастотные искажения.

Расчет частотной характеристики усилителя показал, что частотные искажения в полосе пропускания усилителя не превышают значений заданных в техническом задании:

 = 80 Гц,

 = 0,831,

= 0,85,

следовательно < .

 = 13 кГц,

 = 0,623,

 = 0,680,

следовательно < .

Источники информации

1. Методические указания к курсовому проекте «Расчёт усилителя мощности низкой частоты». Гуртовая Е.П. – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2007. – 41 с.

2. Конспект лекций по курсу «Основы радиоэлектроники».

3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. Под ред. Б.Л. Перельмана – М.: Радио и Связь, 1981 – 656 с.

Приложение