Главная страница
Навигация по странице:

  • СОДЕРЖАНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ

  • АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

  • 1.2Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах.

  • Контр. вар 1.. санктпетербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения


    Скачать 141.42 Kb.
    Названиесанктпетербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
    Дата18.05.2020
    Размер141.42 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКонтр. вар 1..docx
    ТипКонтрольная работа
    #57739
    страница1 из 3
      1   2   3



    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
    высшего образования

    «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
    АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

    ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

    КАФЕДРА: Радиотехнических и оптоэлектронных комплексов



    ОЦЕНКА

    ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

    Доцент




    _____________________




    Филатов В.Н.

    должность, уч. степень, звание




    подпись, дата




    инициалы, фамилия



    Контрольная работа

    Вариант № 1
    Тема: Транзисторные усилители мощности


    по дисциплине: Устройства генерирования и формирования сигналов

    РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

    СТУДЕНТ ГР.



















    номер группы




    подпись, дата




    инициалы, фамилия

    Студенческий билет №















    Шифр ИНДО





    СОДЕРЖАНИЕ
    Введение

    1 Аналитический обзор………………………………………………………………………………2

    1.1 Классификация усилителей…………………………………………………………...…………3

    1.2 Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах………………3

    1.3 Амплитудная и амплитудно-частотная характеристики .……………………………….…….8

    1.4 Типы связи между отдельными усилительными каскадами ……………………………..….10

    1.5 Обратная связь ……………………………………………………………………………….…10

    2 Расчет транзисторного усилителя ……………………………………………….………...….…12

    2.1 Оценка предельных параметров и выбор транзистор……………………………….………..12

    2.2 Расчет первого каскада………………………………………………………………….………13

    2.2.1 Расчет по постоянному току…………………………………………………………….……13

    2.2.2 Динамический расчет  усилитель транзистор биполярный………………………………...14

    2.3 Расчет второго каскада……………………………………….…………………………………14

    2.3.1 Расчет по постоянному току……………………………………………………………….…15

    2.3.2 Динамический расчет…………………………………………………………………...…….15

    2.4 Расчет разделительных конденсаторов и емкости шунтирующего конденсатора в

    цепи эмиттера ……………………………………………………………………….………….16

    Заключение …………………………………………………………………………………………17

    Список литературы…………………………………………………………………………………18


    ВВЕДЕНИЕ
    Одна из основных функций, реализуемых аналоговыми устройствами, это усиление. В качестве активных элементов чаще всего применяются транзисторы. В настоящее время знание принципов использования электронных приборов для усиления, генерирования, преобразования электрических сигналов и владение методами анализа и расчета электронных цепей приобретает особую актуальность с развитием микроэлектроники. В технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены. Электронные усилители являются одними из наиболее важных и широко используемых устройств в системах передачи и обработки различной информации, представленной с помощью электрических сигналов. Высокая чувствительность, быстродействие, компактность, экономичность электронных усилителей обусловили их широкое применение в измерительной технике, электро- и радиосвязи, автоматике, вычислительной технике и т.п В зависимости от того, какой параметр входного сигнала требуется увеличить с помощью усилительного каскада, различают усилительные каскады напряжения, тока и мощности. Усилители мощности, иногда называемые оконечными усилителями, предназначены для увеличения мощности звуковых сигналов до такого уровня, что бы они могли возбудить электроакустические преобразователей, головные телефоны и другие. Принцип работы усилителей мощности состоит в том, что преобразует подводимую к ним от источника питании мощности с постоянного тока в переменный ток, причем форма сигнала на выходе усилителя полностью повторяет сигнал на входе. Усилители мощности должны обладать небольшими искажениями. Качество звучания любого звуковоспроизводящего комплекса во многим зависит от параметров усилителя мощности звуковой частоты. К настоящему времени опубликованы множество вариантов транзисторных усилителя мощности звуковой частоты, отличающего порой очень качествами показателями, однако, поиск новых схемных решении, позволяющих в еще большой мере приблизить звучания звукопроводящих устройств к естественному, продолжается. Основная цель работы - получение необходимых навыков практического расчета транзисторных усилителей, обобществление полученных теоретических навыков

    АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.
    1 Классификация усилителей

    УУ называется устройство, предназначенное для повышения (усиления) мощности входного сигнала. Усиление происходит с помощью активных элементов за счет потребления мощности от источника питания. В УУ входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в нагрузку. В зависимости от назначения усилители подразделяются на:

    усилители постоянного тока (ЖЕ),

    усилители низкой частоты (УНЧ), усилители высокой частоты (УВЧ),

    избирательные усилители,

    широкополосные (видеоусилители),

    импульсные, операционные и т.д.

    Операционные усилители относятся к классу многофункциональных, или универсальных, так как с их помощью можно реализовать практически любой вид усиления электрического сигнала. В настоящее время основным элементом электронного усилительного устройства является транзистор.
    1.2Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах.

    Транзистором называют полупроводниковый прибор, в котором изменение входного электрического сигнала приводит к изменению сопротивления выходной цепи транзистора. Это свойство транзистора может быть использовано для различных преобразований электрических сигналов (усиление, генерирование, преобразователей формы и т.д.) в электронных стабилизаторах, переключателях и т.п. Существует большое разнообразие транзисторов, отличающихся принципом действия, назначением, мощностью, частотными свойствами и другими признаками. В данном курсовом проекте используется биполярный транзистор типа n-р-п, и имеющий два р-п- перехода. На рисунке 1а показано условное графическое и буквенное обозначение таких транзисторов на электрических схемах. На рисунке 1б изображена схема подключения внешних элементов, генератора усиливаемого входного напряжения (UВХ) и источника питания (+Un) к выводам транзистора. Так как эмиттер является общим, то такое включение транзистора получило название схемы включения с общим эмиттером (ОЭ). Это основная схема включения биполярных транзисторов, так как в ней наилучшим образом используются усилительные свойства транзистора. Существуют также схемы включения с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК), которые используются реже.



    Рисунок 1 - Условное графическое и буквенное обозначение биполярных транзисторов типа n-р-n на электрических схемах Цепь "коллектор-эмиттер" транзистора является силовой цепью, в которую включается резистор коллекторной нагрузки Р, а цепь "база-эмиттер" называют управляющей цепью, к которой подводится усиливаемый электрический сигнал. По 2-му закону Кирхгофа для транзистора (смотреть рисунок 16) можно записать   (1)

    В схеме включения транзистора с ОЭ входной величиной является ток базы, а выходной - ток коллектора.

    Рисунок 2 - а) входные характеристики б) выходные или характеристики Основными статическими вольтамперными характеристиками (BАХ) транзистора в схеме с ОЭ являются:

    а) входные характеристики (рисунок 2, а)  при (2)

    б) выходные или коллекторные характеристики (рисунок 2, б)  при  (3)

    Входные характеристики при UKЭ>0 постепенно сгущаются, практически перестают зависеть от этой величины, поэтому в справочниках приводятся две кривые - для UKЭ = 0 В и UКЭ=3 В, либо UKЭ = 5 В. Выходные характеристики приблизительно равноудалены друг от друга при одинаковых приращениях тока базы, начиная с IБ=0. Однако в дальнейшем они начинают сгущаться по мере приближения к току базы насыщения IБнас. При Iв= IБнас транзистор насыщается, т.е. полностью открывается, и он перестает быть управляемым током базы, т.е. переходит в ключевой режим работы. Рабочей областью выходных характеристик в режиме усиления является область, ограниченная предельно допустимыми значениями и областями насыщения и отсечки (смотреть линии со штриховкой на рисунке 2, б). В этой области характеристики можно считать практически линейными, а транзистор - линейным элементом. На входные и выходные характеристики транзистора (смотреть рисунок 2, а и б) существенно влияет температура нагрева транзистора. С ростом температуры они эквивалентно поднимаются вверх (смотреть рисунок 2, б). В справочниках приводятся электрические параметры (оптимальные или номинальные для каждого типа транзистора), а также предельные эксплуатационные данные. К первым, в качестве основных относятся: статический коэффициент передачи тока (или) в схеме с ОЭ; граничное напряжение UKЭ; обратный ток коллектора IК0; граничная частота fгр коэффициента , т.е. та частота усиливаемого сигнала, при которой коэффициент (или) уменьшается в раза и др. Усилительный каскад на транзисторе с ОЭ (рисунок 3). Каскад предназначен для усиления только переменных сигналов. К входной цепи усилительного каскада относятся все элементы, подсоединяемые между базой и эмиттером транзистора, а также источник входного сигнала (UBХ).



    Рисунок 3 - Усилительный каскад на транзисторе с ОЭ Выходная цепь каскада включает источник питания Un, управляемый элемент-транзистор VT и резистор R. Эти элементы образуют главную цепь усилительного каскада, в которой за счет протекающего коллекторного тока iK , управляемого током базы iб , создается усиленное переменное напряжение на выходе схемы Uвых. Остальные элементы играют вспомогательную роль. Конденсаторы CI и С2 являются разделительными: CI исключает шунтирование входной цепи каскада цепью источника входного сигнала по постоянному току, что позволяет, во-первых, исключить протекание постоянного тока через источник входного сигнала по цепи + Un- Rl- внутреннее сопротивление источника ив (на рис.4 не показано) и, во-вторых, обеспечить независимость напряжения на базе U

    Bn в режиме покоя, т.е. при отсутствии входного сигнала и=0, от внутреннего сопротивления источника входного сигнала. Назначение конденсатора С2 - пропускать в цепь нагрузки только переменную составляющую напряжения. Резисторы Rl и R2 используются для задания режима покоя каскада. Поскольку биполярный транзистор управляется током, ввиду малости входного сопротивления транзистора, включенного по схеме с ОЭ, ток покоя в коллекторной цепи Г (смотреть рисунок 2, а) задается соответствующей величиной тока базы сигнала, вносимых транзистором в режиме усиления. Это требование выполняется, если точка покоя П (смотреть рисунок 2, а и б) находится в середине линейного участка входных и выходных характеристик транзистора. Чтобы положение точки покоя оставалось практически неизменным при старении транзистора или воздействии внешних возмущающих факторов, ток I делителя R1-R2 должен быть в 8…10 раз больше необходимого тока покоя базы Iбп. Резистор Rэ является элементом отрицательной обратной связи, предназначенным для стабилизации режима покоя каскада при изменениях температуры. Конденсатор Сэ шунтирует резистор Р по переменному току, исключая тем самым проявление отрицательной обратной связи в каскаде по переменным составляющим. Отсутствие Сэ приведет к уменьшению коэффициента усиления каскада [2] . Рассмотрим работу каскада в режиме усиления, когда на вход каскада подается изменяющееся входное напряжение. При этом начинают изменяться напряжение Uбэ и ток iб в некоторых пределах, определяемых амплитудой Uвхm и видом входной характеристики транзистора. Причем эти изменения будут происходить относительно точки покоя П (смотреть рисунок 2, а и б). В соответствии с выходными характеристиками транзистора будет изменяться и ток коллектора г, мгновенные значения которого определяются напряжениями. Для дальнейшего анализа режима работы каскада необходимо использовать графоаналитический метод расчета нелинейных электрических цепей, так как транзистор в общем случае является нелинейным элементом. Составляем уравнение по 2-му закону Кирхгофа для режима покоя, т.е. для постоянных составляющих токов и напряжений:покоя rgn (смотреть рисунок 2, а), протекающего от источника питания Un через резистор R1. Совместно с R2 резистор R1 образует делитель напряжения питания U , часть которого, выделяемая на резисторе R2 , равна значению Uбп (смотреть рисунок 2, а). Выбор значения и определяется требованием минимальных искажений формы входного  



    Величина незначительна, поэтому ею для упрощения анализа можно пренебречь, и тогда получаем уравнение  



    (Выражение является уравнением прямой линии в координатах Iк и Uкэ, т.е. на выходных характеристиках транзистора. Линия, построенная по этому уравнению в координатах IK и Uкэ, называется линией нагрузки каскада по постоянному току (смотреть прямую линию на рисунке 2, б). Точка пересечения этой линии с характеристикой, соответствующей I6п, т.е. точка П, определяет режим работы каскада по постоянному току. В режиме усиления рабочая точка перемещается вдоль линии нагрузки относительно точки П, определяя тем самым переменные составляющие тока коллектора iк и напряжения UКЭ. Вследствие наличия разделительного конденсатора С2 на выходных зажимах каскада выделяется только переменная составляющая напряжения UКЭ, которая и является выходным напряжением каскада. Графический анализ показывает, что выходное напряжение Uвых и входное Uвх находятся в противофазе, т.е. одиночный усилительный каскад на транзисторе, включенный по схеме с ОЭ, сдвигает фазу выходного напряжения по отношению к входному на 180°. Это одно из основных свойств такого каскада. Основным показателем любого усилителя является его коэффициент усиления - это величина, равная отношению выходного сигнала к входному. Коэффициент усиления тока базы h21э, транзистора для схемы включения с ОЭ в статическом режиме является: э=β = Iк / Iб, при Uкэ= const (6)
      1   2   3


    написать администратору сайта