2. Расчет параметров каскада по полезному сигналу (переменному напряжению)

1. По входной и выходной ВАХ в выбранной рабочей точке рассчитать h-параметры схемы замещения транзистора.

Расчет h-параметров для мало сигнальной схемы замещения.

На входной и выходной характеристиках вокруг рабочей точки построим прямоугольные треугольники так, чтобы участки соответствующих характеристик являлись гипотенузами этих треугольников. При этом размеры треугольников будем выбирать так, чтобы их гипотенузы были приблизительно линейными.

По входной характеристике определяем:

.

По выходной характеристике определяем:

.;

;

;

;

Индекс «э» говорит о том, что значения h-параметров рассчитаны для схемы ОЭ.

Рассчитанные h-параметры имеют следующий физический смысл:

• – дифференциальное входное сопротивление;

• – коэффициент обратной связи по напряжению;

• – Дифференциальный коэффициент передачи тока;

• – дифференциальная выходная проводимость.

2. По схеме замещения определяем параметры при работе усилителя на холостом ходу ( отсутствует)

Коэффициенты усиления:

K_i = = 100

= 650 Ом

С учетом условий R_г = 0,1 R_вх = 65 Ом, R_н = R_вх = 650 Ом рассчитаем параметры каскада под нагрузкой:

= 23,3

Оценить значения емкостей конденсаторов связи и блокировочного конденсатора С_э можно из соотношений:

принимаем из ряда Е12 С1=120 мкФ

принимаем из ряда Е12 С1=120 мкФ

принимаем из ряда Е12 С1=820 мкФ

Коэффициент усиления мощности схемы:

КПД усилителя (энергетический)

Подадим на вход каскада синусоидальный сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 10 мВ:

По амплитудам входного и выходного сигналов вычислим коэффициент усиления схемы:

Подключим на выход усилителя вольтметр. Изменяя входное напряжение, заполним таблицу:

	0,1	1	5	10	15	20	25	30	35
	17,3	172,3	861	1706	2518	3289	4008	4541	4803

	40	45	50	55	60	65	70	75	80
	4985	5110	5210	5283	5330	5365	5380	5392	5397

По данным получили передаточную характеристику

Подключим на выход усилителя плоттер Боде (графопостроитель):

Увеличим значения емкостей входного и выходного конденсаторов в 2 раза:

Вывод: конденсатор, подключенный параллельно резистору R4, служит для увеличения коэффициента усиления каскада. При изменении конденсаторов позволяет расширить полосу пропускания в области низких частот.

2.Проектирование генератора гармонических колебаний на оу с мостом Вина.

Вариант схемы 3: АРУ на ПТ;

Частота (диапазон частот) – 0,01-0,1-0,5-1 кГц;

Амплитуда – 1-10 В.

Генератор синусоидальных колебаний осуществляет преобразование энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты.

По виду цепи обратной связи, реализующих резонансную характеристику, у насRC-генератор.

RC-автогенераторы предназначены для работы на инфра низких (от долей герц) и звуковых частотах и в этом диапазоне имеют преимущества перед LC-автогенераторами из-за высокой стабильности частоты генерируемых сигналов, что связано с возможностью применения высокостабильных резисторов и конденсаторов. По сравнению с LC-генераторами RC-генераторы той же выходной мощности имеют меньшие габариты и массу.

Рассмотрим генератор гармонических колебаний на основе операционного усилителя с использованием моста Вина.

RC-генератор представляет собой замкнутую систему с ПОС (рис.2.1), которая содержит: источник питания, фазирующую избирательную RC-цепь, состоящую из конденсаторов и резисторов и определяющую частоту колебаний, активный элемент в виде усилителя, служащий для компенсации потерь в фазирующей цепи, нелинейный элемент, ограничивающий амплитуду колебаний. Звено ПОС обеспечивает устойчивый режим самовозбуждения на требуемой частоте.

Рис. 2.1. Структурная схема

генератора синусоидальных колебаний.

Входным сигналом для усилителя в схеме генератора является часть его выходного напряжения, передаваемая звеном ПОС (β_пос< 1). Мы будем изменять частоту колебаний ступенчато с помощью переключенияS1 резисторовR1-R8, включенные в цепь ПОС.

При построении такого генератора звено частотно-зависимой обратной связи включают между выходом и не инвертирующим входом ОУ. Мост Вина состоит из последовательного (C1R1-R4) и параллельного (C2R5-R8) звеньев. При прохождении через мост сигнал низкой частоты теряется на конденсаторе C1,а сигнал высокой частоты гасится на делителе напряжения, состоящем из последовательного и параллельного звеньев, так как с ростом частоты сопротивление конденсатора C2 падает. АЧХ и ФЧХ такой цепи приведены на рис.2.2.

Рис.2.2 Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики моста Вина

Элементы R9 и R10в цепи ООС предназначены для получения требуемого коэффициента усиления усилительного звена.

Цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), включаемая в ООС, позволяет обеспечить мягкий режим самовозбуждения генератора и хорошую форму выходного сигнала с малым коэффициентом гармоник.