Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методика расчёта усилительного каскада
Требуется рассчитать и промоделировать усилительный каскад с параметрами, заданными в таблице 2.1
Таблица 2.1 – Пример задания
Приближенно токи покоя коллектора и эмиттера в рабочей точке А рассчитывают по формуле:
.
Откуда найдем I кп и RK: I кп = 50 мA; Еп / I к max = 140 Ом.
Выбираем ближайшее значение из ряда Е24: RK = 150 Ом. Далее
.
Поскольку I кп >> I бп, I Эп ≈ I кп = 50 мA;
I бп ≈ I кп / h 21 э = 0,25 мA.
Сопротивления R Э выбирают так, чтобы напряжение покоя эмиттера составляло 10–20 % от напряжения питания, т. е. Найдем отсюда R Э:
Ом.
Выбираем R Э = 27 Ом. Ёмкость Сэ выбирают из условия Х Сэ << Rэ. Будем считать Х Сэ = 0,1Rэ. Тогда где f н – минимальная частота входного напряжения u вх. По условию f н = 20 Гц, тогда Сэ = 3000 мкФ. Сопротивление резистора рассчитывают по формуле
.
Как следует из входной характеристики, U БЭ n» 0,65 В – для кремниевых транзисторов; U БЭ n» 0,3 В – для германиевых. I Д – ток делителя напряжения. Как отмечалось выше, I Д = (3–10) I Бп.. Полагая, что I Д = 5 I Бп,получим R 2 = 1,6 кОм. Сопротивление резистора R 1 рассчитывают по формуле
= 8 кОм.
Выбираем R 1 = 8,2 кОм. В режиме работы усилителя по переменному току принимают
.
Пренебрегают также внутренним сопротивлением R вт и ёмкостью С n источника питания, т. е. источник питания в схеме замещения замыкают накоротко (см. рисунок 2.6, а). При подаче на вход усилителя переменного напряжения u вх происходит изменение тока базы i Б, тока коллектора i К и напряжения на коллекторе (см. рисунок 2.4). Амплитуда переменного коллекторного тока ImK примерно в h 21 раз больше амплитуды тока базы Im Б, а амплитуда коллекторного напряжения UmK во много раз больше амплитуды входного напряжения. Таким образом, в схеме усилителя с ОЭ усиливается ток и напряжение входного сигнала. Пользуясь графиками, изображенными на рисунке 2.4, нетрудно определить входное сопротивление и коэффициенты усиления каскада:
При этом положительному полупериоду входного напряжения u вх соответствует отрицательный полупериод выходного напряжения uK» u вых. Иначе говоря, между входным и выходным напряжениями существует сдвиг фаз, равный 180°, т. е. схема усилителя с ОЭ является инвертирующим устройством, усиливающим и изменяющим фазу входного напряжения на 180°.
Обычно рассмотренный тип усилительного каскада работает в режиме усиления слабых сигналов (постоянные составляющие тока базы и коллектора существенно превосходят аналогичные переменные составляющие). Эти особенности позволяют использовать аналитические методы расчета параметров усилительного каскада на низких частотах по известным h -параметрам транзистора (см. рисунок 2.6, в), полагая, что транзистор работает в линейном режиме. При этом сигнал, поданный на вход усилителя, практически не искажается (по форме) на его выходе. Наличие в усилителе ёмкостей C р 1 и Ср 2 (см. рисунок 2.5, а) приводит к частотным искажениям усиливаемых сигналов в области нижних частот: с уменьшением частоты входного сигнала увеличивается сопротивление конденсатора , падение напряжения u Ср 1 на нем, следовательно, снижается входное u вх и выходное u вых напряжения. Это приводит к уменьшению коэффициента усиления Ku с уменьшением частоты, а наличие в усилителе междуэлектродных ёмкостей транзистора и монтажных ёмкостей приводит к возникновению частотных искажений усиливаемых сигналов в области высоких частот. Коэффициенты частотных искажений определяют по формуле М = К U / KU ср, здесь KU ср – коэффициент усиления на средних частотах; К U – коэффициент усиления на граничных частотах диапазона (в нашем примере 20 и 20000 Гц соответственно). Разделительные конденсаторы рассчитывают по формуле
,
где R – входное и выходное сопротивления усилительного каскада для C р 1 и Ср 2 соответственно. Входное сопротивление усилительного каскада на биполярном транзисторе с ОЭ обычно имеет значение порядка нескольких сотен Ом. Выходное сопротивление обычно в несколько раз меньше входного. Полагая R вх = 1000 Ом, а R вых = 100 Ом, получим C р 1 = 8,2 мкФ, C р 2 = 82 мкФ (с учетом ряда Е24). Реальный коэффициент усиления по напряжению Ku всегда меньше коэффициента усиления ненагруженного усилителя (). Это различие тем заметнее, чем больше выходное сопротивление усилителя и меньше сопротивление нагрузки R н. На практике реальный коэффициент усиления каскада Ku может достигать нескольких сотен, а коэффициент усиления по мощности в схеме с ОЭ – нескольких тысяч.
Рассчитанные значения необходимо внести в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Результаты расчетов
Моделирование усилителя Смоделируем усилитель с рассчитанными параметрами (резистор R4 – нагрузка). На рисунке 2.7 представлены входные и выходные характеристики биполярного транзистора, полученные с помощью характериографа XIV. На рисунке 2.8 приведена модель усилителя с приборами для измерения постоянных напряжений и токов, значения которых сведены в таблицу 2.3.
а) б)
Рисунок 2.7 – Входная характеристика транзистора (а); выходные характеристики транзистора (б), полученные характериографом (параметры указаны в нижней части рисунка)
Рисунок 2.8 – Модель усилителя Таблица 2.3 – Параметры усилителя по постоянному току
На рисунке 2.9 представлена модель усилителя с приборами для измерения параметров переменных сигналов, сведенных в таблицу 2.4. Осциллограф, плоттер (прибор для снятия АЧХ) и измеритель нелинейных искажений включены в схему на рисунке 2.10.
Рисунок 2.9 – Модель усилителя
Таблица 2.4 – Параметры усилителя по переменному току
Рисунок 2.10 – Модель усилителя
В соответствии с моделью на рисунке 2.10 требуется вычислить сдвиг фаз на частоте 1 кГц (по осциллограмме), коэффициент нелинейных искажений THD и коэффициенты частотных искажений, определяемых по показаниям плоттера. M Н = К U (f н) / К U (f ср), где К U (f н) – коэффициент усиления на нижней граничной частоте; К U (f ср) – коэффициент усиления на средних частотах. Аналогично определяется M В.
Задания для выполнения 1 Рассчитать усилитель с параметрами, заданными в таблице 2.6 (параметры транзисторов взять из приложения А). 2 Заполнить таблицу 2.2. 3 Снять входные и выходные характеристики транзистора согласно рисунку 2.7. 4 Построить на выходной характеристике нагрузочную прямую, указать точку А на входной и выходной характеристиках транзистора. 5 Выполнить моделирование усилителя с рассчитанными параметрами согласно рисункам 2.8–2.10. По результатам моделирования заполнить таблицы 2.3–2.5
Таблица 2.5 – Параметры усилителя
Таблица 2.6 – Исходные данные к заданию 1
Окончание таблицы 2.6
Задача 2.Расчет схемы двоично-десятичного счетчика с заданным коэффициентом счета и схемы индикации Счётчик [1] числа импульсов – устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, T-триггерах и JK-триггерах (рисунок 2.11). Наглядно продемонстрировать работу счетчика позволяет временная диаграмма (рисунок 2.12) Основной параметр счётчика – модуль счёта N – максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком, который связан с разрядностью счетчика 2n = N, где n – разрядность счетчика.
Рисунок 2.11 – Двухразрядный двоичный асинхронный суммирующий счётчик с последовательной организацией переноса на JK-триггерах
Рисунок 2.12 – Временная диаграмма работы трехразрядного счетчика Классификация счетчиков
1 По значению модуля счета: – двоичные, Мк равна целой степени числа 2 (М = 2n);
2 По направлению счета: – суммирующие, выполняющие микрооперацию инкремента над хранящимся входным словом; – вычитающие, выполняющие микрооперацию декремента над хранящимся входным словом; – реверсивные, выполняющие либо микрооперацию инкремента, либо декремента в зависимости от управляющего сигнала.
3 По способу организации межразрядных связей: – счетчик с последовательным переносом, в котором переключение триггеров разрядных схем происходит последовательно один за другим; – счетчик с параллельным переносом, в котором переключение всех триггеров разрядных схем происходит одновременно по сигналу синхронизации С; – счетчик с комбинированным последовательно-параллельным переносом, когда используются различные комбинации способов переноса.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 127; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.64.132 (0.04 с.) |