47

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять і самостійної роботи

з дисципліни “Пристрої підсилення сигналів”

для студентів спеціальності 6.050901 напрямку ″Радіотехніка″

всіх форм навчання

2009

Методичні вказівки до практичних і самостійних занять з дисципліни “Пристрої підсилення сигналів” для студентів спеціальності 6.050901 напрямку ″Радіотехніка″ всіх форм навчання/ Укл. В. О. Борисенко, В. С. Кабак – Запоріжжя: ЗНТУ, 2009.– 48с.

Укладачі: В. О. Борисено, ст. викладач

В. С. Кабак, к. т. н., доцент

Рецензент: С. В. Морщавка, к. т. н.

Відповідальний за випуск: В. О. Борисенко, ст. викладач

Затверджено

на засіданні кафедри

“Радіотехніка і телекомунікації”

Протокол № 12 від 02.02.09р.

Зміст

1. Розрахунок каскаду зі спільним емітером у діапазоні звукових

частот...………………………………………………………………….4

2. Розрахунок каскаду з паралельним від’ємним зворотним зв’язком

по напругою..…………………………………………………………..20

3. Розрахунок емітерного повторювача у діапазоні звукових

частот.......................................................................................................29

4. Багатокаскадні попередні підсилювачі..…………………………….36

Додаток А………………………………………………………………...45

Додаток Б…………………………………………………………………47

Додаток В………………………………………………………………...48

1 Розрахунок каскаду зі спільним емітером у діапазоні звукових частот

Рисунок 1.1 - Типова схема каскаду зі СЕ

На рисунку 1.1 наведена типова схема каскаду зі спільним емітером (СЕ) з використанням послідовного зворотного зв’язку по струму.

Для забезпечення стабільності робочої точки використовується емітерна термостабілізація за допомогою R_e. Дрейф потенціалу спокою кола колектора, який залежить від коефіцієнта підсилення за постійним струмом K_uo  - R_k/R_e, складає всього K_U0*2мВ/K, тому на практиці їм звичайно нехтують. Висока термостабільність каскаду досягається за виконанням умови I_еoR_e  _т =25.3мB.

Максимальне значення R_е визначається розмахом напруги сигналу на виході U_{вих m} і мінімальною напругою насичення коллектор-емітер U_{Ke нас.} (як правило, для малопотужних транзисторів U_{Ke нас.} 0.5…1В). Коло зворотного зв’язку по змінній складовій R_e, R_зз, C_e забезпечує коефіцієнт підсилення за напругою, який відповідає вимогам.

Технічне завдання на розрахунок окремого каскаду, як правило, включає:

- амплітуду напруги електрорухомої сили джерела сигналу – Е_дж,

- вихідний опір джерела сигналу – R_дж,

- максимальну вихідну напругу (амплітудне значення) – U_{вих m},

- опір навантаження – R_н,

- коефіцієнт нелінійних спотворень – K_Г,

- верхню робочу частоту – f_в,

- нижню робочу частоту – f_н,

- рівень лінійних спотворень на верхній робочій частоті – М_в,

- рівень лінійних спотворень на нижній робочій частоті – М_н.

1.1 Визначення коефіцієнта підсилення за напругою:

У процесі розрахунку необхідно ураховувати послаблення сигналу у вхідному колі підсилювача. Коефіцієнт передачі вхідного кола визначається, як:

K_вх = R_вх /(R_вх + R_дж), (1.1)

де R_вх – вхідний опір каскаду .

Оскількі перед початком розрахунку вхідний опір каскаду R_вх невідомий, то орієнтовно вибирають його в межах 0,5 … 5 кОм, а в подальшому розрахунку значення R_вх, K_вх уточнюються.

Наскрізний коефіцієнт підсилення за напругою дорівнює

K_u^* = U_вих / E_дж = K_{вх *}K_u (1.2)

Звідси

K_u = K_u^*/ K_вх = U_вих / E_{дж *} 1/ K_вх (1.3)

Тобто коефіцієнт підсилення каскаду K_u потрібно забезпечити з деяким запасом, щоб урахувати втрати корисного сигналу на опорі джерела.

1.2 Вибір напруги живлення.

Зв’язок між вихідною напругою та напругою живлення задається співвідношенням [1]

U_{вих m}= (E_ж – U_{кe нас}) / 2(1+R_e / R_к)  E_ж / 2(1+ R_e / R_к) (1.4)

Співвідношення (1.4) отримано з припущення, що для забезпечення максимально динамічного діапазону роботи каскаду потенціал колектора вибраний рівним V_k=E_ж/2.

Тому співвідношення (1.4) можна використати для визначення напруги живлення E_ж, якщо E_ж не задано:

E_ж  2U_{вих m} (1+R_e / R_k) + U_{кe нас} (1.5)

За попереднім вибором відношення R_e / R_к необхідно мати на увазі, що більше значення R_e (отже і U_Re) покращить термостабільність каскаду, але зменшить і коефіцієнт підсилення за напругою і динамічний діапазон роботи.

Тому на практиці відношення R_e / R_k вибирається в межах

R_e / R_к  0,1…0,3 (1.6)

Оскількі U_{вих max} відоме з технічного завдання, то вибираючи R_e / R_к з (1.6) та прийнявши орієнтовно U_{ke нас} 0,5…1.0В, з (1.5) розраховуємо напругу живлення.

Напруга живлення підсилювача повинна задовольняти (1.5) та обиратися зі стандартного ряду напруг, що рекомендовані, а саме: 3В, 6В (6.3В), 9В, 12В (12.6В), 15В, 24В, 27В.

Значення E_ж  18В використовують, як правило, у потужних підсилювачах звукової частоти.