43085

Расчет частотных характеристик усилительных каскадов

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет частотных характеристик усилительных каскадов После расчета всех каскадов на средних частотах необходимо рассчитать полосу пропускания каждого из них. Его можно рассчитать по формуле: где каждый из коэффициентов это коэффициент усиления каждого отдельного каскада с учетом передачи входной цепи. Поэтому для расчета полосы пропускания всего усилителя необходимо рассчитать полосу пропускания каждого. 102 Если перед ЭП стоит усилительный каскад то справедливы...

Русский

2013-11-04

880 KB

29 чел.

10. Расчет частотных характеристик усилительных каскадов

После расчета всех каскадов на средних частотах необходимо рассчитать полосу пропускания каждого из них. Пусть усилитель состоит из пяти каскадов. Введем обозначение,  - суммарный сквозной коэффициент усиления по напряжению  усилителя. Его можно рассчитать по формуле:

,

где каждый из коэффициентов - это коэффициент усиления каждого отдельного каскада  с учетом передачи входной цепи.  Очевидно, что полоса пропускания всего усилителя будет определяться самым узкополосным усилителем. Поэтому для расчета полосы пропускания всего усилителя необходимо рассчитать полосу пропускания каждого.

10.1. Расчет эмиттерного повторителя (ОК) на высоких частотах

Схема эмиттерного повторителя (ЭП) или каскада с общим коллектором (ОК) показана на рис.6.1. Для расчета коэффициента усиления на высоких частотах необходимо воспользоваться полной эквивалентной ЭП с учетом эквивалентной схемы транзистора на высоких частотах. На рис.10.1. изображена схема выходного ЭП.

Рис.10.1. Эквивалентная схема выходного ЭП

на высоких частотах

Коэффициент усиления выходного ЭП можно найти по формуле:

  (10.1)

             

где - это коэффициент передачи входной цепи.

,                                (10-2)

Если перед ЭП стоит усилительный каскад, то  справедливы следующие формулы:

,                         (10-3)

            (10-4)

                                (10-5)

                              (10-6)

Для инженерных оценок можно рассчитать верхнюю частоту полосы пропускания ЭП по формуле:

  .                            (10-7)

Это частота, на которой  уменьшается в величину  раз по сравнению с коэффициентом передачи на средних частотах

Рис.10.2. Зависимость от частоты


10.2. Расчет предвыходного усилительного каскада

на высоких частотах

Схема предвыходного усилителя (УС) с  заменой БТ эквивалентной схемой, показана на рис.10.3

Рис.10.3. Эквивалентная схема предвыходного (2-го) усилителя на высоких частотах.

Из теории известно, что полоса пропускания такого усилителя определяется полосой пропускания входной цепи. Поэтому в диапазоне рабочих  частот справедлива следующая формула

,        (10-8)

где В2 – это  верхняя частота полосы пропускания второго каскада,

, (10-9)

                                (10-10)

             (10-11)

                            (10-12)

Для этого каскада . Если предыдущий каскад – эмиттерный повторитель, у которого выходное сопротивление очень мало, то , если же предыдущий каскад – усилительный, то  сопротивление генератора второго каскада вычисляется по формуле (10-3).

Рассчитав и  по  (10-12), мы получим оценку полосы пропускания каждого из каскадов на высоких частотах.

Расчеты показывают, что усилительный каскад  имеет  много меньше (для ЭП1).

Таким образом, полоса пропускания всего усилителя, в нашем случае, будет определяться верхней частотой  .

Рис.10.4.  Зависимости  и  от частоты

Подобным образом (с учетом выходных сопротивлений предыдущих каскадов) рассчитываются верхние частоты полосы пропускания каждого каскада. Очевидно, что наименьшая из них и будет определять полосу пропускания всего усилителя.

Порядок расчета верхней частоты усиления любого ЭП:

  1.  Уточнить какой каскад находится перед ЭП.

Если  перед ЭП находится усилитель, то для расчета Rgi – воспользоваться формулой (10-3), где i – номер каскада.

  1.  Рассчитать СДi и Скi.
  2.  Рассчитать rbxi и Сbxi по формулам (10-5), (10-6).
  3.  Рассчитать fВi по формуле (10.7).
  4.  Построить АЧХ каскада, пользуясь соотношением:

,                             (10-13)

где К0i – коэффициент усиления ЭП на средних частотах.

Порядок расчета верхней частоты полосы усиления

любого усилителя

  1.  Уточнить какой каскад находится перед усилителем (УС).

Если  перед УС  находится ЭП, то Rgi = rбi, где i – номер каскада.

  1.  Рассчитать СДi и Скi.
  2.  Рассчитать rbxi и Сbxi по формулам (10-10), (10-11).
  3.  Рассчитать fВi по формуле (10-12).
  4.  Построить АЧХ каскада, пользуясь соотношением:

,                             (10-14)

где К0i – коэффициент усиления УС на средних частотах.

Если перед УС стоит тоже усилитель, то для расчета Rgi воспользоваться формулой (10-3) и продолжить расчет по (10-10) – (10-12).

11. Расчет разделительных емкостей на входе СР1 и на выходе СРН усилительного каскада

Конденсаторы СР1 и СРН рассчитываются из условия обеспечения нижней частоты fmin полосы пропускания усилителя. СР1 и СРН рассчитываются так, чтобы при перемножении коэффициентов передачи входной и выходной цепей на частоте fmin общий коэффициент передачи КВХВЫХ=0.707.

Коэффициент передачи входной цепи можно рассчитать по формуле

                      (11-1)

На fmin этот коэффициент должен быть равен

  ,    (11-2)

где n – число каскадов.

Коэффициент передачи выходной цепи можно рассчитать по формуле

 .             (11-3)

На fmin этот коэффициент должен быть равен

.     (11-4)  

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя значительно меньше сопротивления нагрузки RН, поэтому им можно пренебречь.

С учетом формул (11-2) и (11-4) СР1 и СРН можно рассчитать по формулам:

                                (11-5)

   .                                       (11-6)

После расчета СР1 и СРН  рассчитать АЧХ всего усилителя. Показать на графике полосу усиления.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50290. Условная энтропия и взаимная информация 185.5 KB
  По формуле полной вероятности имеем: Следовательно По теореме умножения Следовательно Аналогично Количество информации и избыточность Количество информации при наблюдении случайной величины с распределением вероятностей задается формулой Шеннона: Единицей измерения количества информации является бит который представляет собой количество информации получаемое при наблюдении случайной величины имеющей два равновероятных значения. При равномерном распределении количество информации задается формулой Хартли:...
50291. Получение основных навыков проектирования схем в редакторе пакета Quartus. Изучение функционирования простейшего КЦУ 81.5 KB
  Сохранить и откомпилировать полученный файл. Путь к компилятору: Processing – Start Compilation, или соответствующий значок верхнего меню редактора. Если компилятор указывает на ошибки, обратиться к преподавателю или лаборанту.
50292. Исследование работы демультиплексора 85.5 KB
  Открыть редактор временных диаграмм. Построить диаграммы работы устройства, следуя записанным рекомендациям. Выводы записывать в файл временных диаграмм списком. Для получения списка выводов шины кликнуть на знак + возле ее обозначения. Продемонстрировать временные диаграммы преподавателю.
50293. Технические средства автоматики и управления. Методические указания 3.41 MB
  Цель работы: изучение назначения устройства характеристик микропроцессорного прибора ДИСК 250М получение основных навыков работы с прибором. ДИСК 250М объединяет в одном исполнении всё функциональное разнообразие многочисленных исполнений прибора ДИСК 250.
50296. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ 631 KB
  Электрические фильтры широко применяются в измерительной и вычислительной технике в системах телеметрии и автоматического регулирования используются для устранения помех и наводок в электрических цепях и для коррекции амплитудночастотных характеристик АЧХ четырехполюсников. Фильтры классифицируются на четыре основных типа: 1. LCфильтры обладают рядом достоинств таких как высокая стабильность низкий уровень собственных шумов а также возможность создания фильтров с различными частотными характеристиками.
50297. ГРАФИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ТАБЛИЦ И ДИАГРАММ 123.5 KB
  Ее можно подключить либо командой Панели инструментов меню Вид либо кнопкой Рисование на стандартной панели инструментов. Для размещения в рабочей книге графических объектов можно применить команду Рисунок из меню Вставка. Команда Объект меню Вставка позволяет производить обмен данными между приложениями. Команда Вставить меню Правка позволяет разместить созданный рисунок скопированный в буфер обмена для заполнения предварительно отмеченного ряда данных.
50298. Создание и редактирование баз данных средствами MS Excel и MS Access 726 KB
  Создание базы данных БД. Система управления базами данных CCESS EXCEL позволяет работать с базами данных.