Контрольная работа: Исследование усилительного каскада топологическим методом
Название: Исследование усилительного каскада топологическим методом Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: контрольная работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
На рисунке 1 приведена схема усилительного каскада. Опишем назначение элементов схемы: VT – активный элемент усилителя; R 1, R 2 – сопротивления, обеспечивающие выбор рабочей точки транзистора; Rk – нагрузка по постоянному току. Re – обеспечивает ООС, и как следствие, температурную стабилизацию; R н – нагрузка усилительного каскада; Cc – разделяющий конденсатор, ограничивает прохождение постоянной составляющей сигнала Ce – элемент, обеспечивающий отсутствие ООС по переменному току; C н – емкостьнагрузки. Параметры всех элементов схемы приведены в таблице 1. Рисунок 1 – Схема усилительного каскада Таблица 1 - Параметры схемы
Тип транзистора: КТ503В Необходимо составить эквивалентную схему усилительного каскада в области средних частот (СЧ), и определить коэффициент усиления K 0 . В области средних частот сопротивления конденсаторов Cc, Ce малы, следовательно, на эквивалентной схеме они будут закорочены. Также, закорачиваем и источник постоянного напряжения Е . Эквивалентная схема усилительного каскада в области СЧ приведена на рис. 3. Рисунок 2 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения числителя формулы Мезона Рисунок 3 – Эквивалентная схема каскада в области СЧ для нахождения знаменателя формулы Мезона Коэффициент усиления K 0 в области СЧ определим по формуле: Коэффициент усиления в дБ:
Типовые значения h - параметров для заданного транзистора: h11 e = 1,4 кОм; h21 e = 75…135, для удобства расчета, принимаем h 21 e = 100; Таким образом, коэффициент усиления K 0 в области СЧ будет равен:
ОБЛАСТЬ НИЗШИХ ЧАСТОТ С понижением частоты реактивные сопротивления конденсаторов C1 , Ce и Cc увеличиваются (1.3), и их нужно учитывать:
Так, конденсатор Cc оказывает сопротивление выходному сигналу, C1 – входному сигналу, уменьшается шунтирующее действие конденсатора Ce на резистор Re , что уменьшает коэффициент усиления на низкой частоте (НЧ). При частоте, близкой к нулю, эквивалентная схема каскада будет выглядеть так, как показано на рис. 4. Рисунок 4 – Эквивалентная схема усилительного каскада на низкой частоте. Частотные искажения, вносимые конденсаторами входной цепи C1 , и связи Cc определяется выражением:
где f – частота;
Для входной цепи постоянная времени равна:
где R вх – входное сопротивление каскада; Для конденсатора связи постоянная времени равна:
Частотные искажения, вносимые эмиттерной цепью определяются из выражения:
где g = Re Ce ; a = Re Ses , где Ses – сквозная характеристика эмиттерного тока, равная:
Данные расчета заносим в таблицу 2, изменяя частоту от 5 Гц до 60 Гц. Результирующие частотные искажения определяются как произведение полученных частотных искажений:
или Таблица 2 – Расчет АЧХ на низкой частоте
ОБЛАСТЬ ВЫСШИХ ЧАСТОТ Эквивалентная схема каскада для высоких частот (ВЧ) не будет содержать конденсаторов C1 , Ce и Cc , так как их сопротивления на высокой частоте близко к нулю. Но, на высоких частотах, нужно учитывать емкость монтажа, C м , межэлектродную емкость Ссе , а также, емкость нагрузки C н . Эквивалентная схема на ВЧ будет иметь вид, представленный на рис. 5. Рисунок 5 – Эквивалентная схема каскада в области высоких частот Определим частотные искажения каскада в области ВЧ:
где fh21e – граничная частота транзистора, в схеме с общим эмиттером; τB = RC ; С=С ce +C M +CH ;
fh21e – справочное значение, равное1 мГц; Емкость С ce , – справочное значение, равная20 пФ; Емкость СМ принимаем равной 5 пФ.
Используя выражение (1.11), вычислим частотные искажения в диапазоне частот 50…800 кГц, данные расчета приведены в табл. 3. Таблица 3 - Расчет АЧХ на высокой частоте
По данным из таблиц 2, 3 построим АЧХ усилительного каскада. По оси ординат отложим частоту усиливаемого сигнала в логарифмическом масштабе, по оси абсцисс – коэффициент усиления в дБ. Приложение 1 АЧХ усилительного каскада |