МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра СПЭМС

Курсовая работа

на тему: «Расчет двухкаскадного усилителя»

Вариант № 14

Выполнила:

Ст. гр. Акт -21д

Швецова Ирина

Проверил:

Доц. каф СПЭМС

Тихонов Г.А

Севастополь 2011г.

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение 3

1. Краткие теоретические сведения 3

2. Исходные данные для расчета 7

3. Расчет усилителя 7

3.1 Выбор типа транзистора 7

3.2 Расчет режима транзистора и построение нагрузочной прямой 8

3.3 Расчет элементов схемы 10

3.4 Определение стабильности работы и коэффициента усиления каскада 12

4. Выбор элементов для схемы усилителя 7

5. Расчет второго каскада 8

5.1 Исходные данные для расчета 10

6. Расчет усилителя. 12

ВВЕДЕНИЕ.

Электронным усилителем называют устройство, в котором входной сигнал напряжения или тока используется для управления током (а, следовательно, и мощностью), поступающим от источника питания в нагрузку. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Усилители можно различить по следующим признакам:

а) По типу используемых элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные и диодные;

б) По количеству каскадов усилители могут быть однокаскадными, двухкаскадными, многокаскадными;

в) По ширине полосы пропускания усиливаемых частот различают избирательные и широкополосные;

г) По роду тока (постоянный, переменный).

1 Краткие теоретические сведения.

Рис. 1 - Обобщенная схема включения усилителя.

Усилители электрических сигналов – это электронные устройства, предназначенные для усиления или повышения мощности входных сигналов за счет энергии источника питания.

Источниками сигналов могут быть различные преобразователи неэлектрических величин в электрические: считывающие магнитные головки, микрофоны и т. д.

Если рассматривать источник сигнала, который управляет передачей энергии источника питания в нагрузку Rн, как идеальный генератор напряжения E с внутренним сопротивлением Rвн, а усилитель как эквивалентный четырехполюсник, то в зависимости от соотношения входного сопротивления усилителя Rвх и Rвн различают:

усилитель напряжения, если Rвх >> Rвн;

усилитель тока, если Rвх << Rвн;

усилитель мощности, если Rвх = Rвн,

а в зависимости от соотношения выходного сопротивления усилителя Rвых Rн:

усилитель напряжения, если Rвых << Rн;

усилитель тока, если Rвых >> Rн;

усилитель мощности, если Rвых = Rн.

Нагрузкой усилителя может быть другой усилитель, в этом случае он рассматривается как каскад, обеспечивающий одну ступень усиления, а все усилительное устройство – как многокаскадный усилитель. По количеству каскадов усилители могут быть однокаскадными, двухкаскадными, многокаскадными. В зависимости от способа включения усилительного элемента различаются каскады с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сеткой, общим катодом, общим анодом (у ламп)

Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.

Каскад с общей базой (затвором, сеткой) — усиливает только по напряжению, применяется редко, является наиболее высокочастотным, фазу не сдвигает.

Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — называется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), усиливает ток, оставляя напряжение сигнала равным исходному. Применяется в качестве буферного усилителя. Важными свойствами повторителя являются его высокое входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает. Также, нагрузкой усилителей могут быть различные устройства, преобразующие электрическую энергию в неэлектрическую, например, индикаторные устройства, громкоговорители, осветительные и нагревательные приборы. Характер нагрузки влияет на работу усилителя. Связь усилителя с нагрузкой может быть выполнена непосредственно (гальваническая связь), через разделительный конденсатор (емкостная связь) и через трансформатор (трансформаторная связь).

По характеру изменения сигнала во времени усилители бывают постоянного и переменного тока. Усилители постоянного тока усиливают сигналы в полосе частот, начиная с нулевой частоты. Усилители переменного тока подразделяются на усилители низкой и высокой частоты.

По ширине полосы пропускания усиливаемых частот различают: избирательные, широкополосные.

По типу используемых элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные и диодные.

Все характеристики усилителя можно разделить на три группы: выходные, входные, передаточные. Главными характеристиками являются амплитудно-частотная, фазо-частотная и амплитудная характеристики.

К входным характеристикам относятся: допустимые значения входного напряжения или тока, входное сопротивление и входная емкость. Обычно эти характеристики определяются параметрами источника входного сигнала. Основной передаточной характеристикой усилителя является его коэффициент усиления. Различают коэффициенты усиления по напряжению, по току, по мощности. Коэффициент усиления в общем случае является комплексной величиной, т. е. он зависит от частоты входного сигнала и характеризуется не только изменением амплитуды выходного сигнала с изменением частоты, но и его задержкой во времени, т. е. изменением его фазы. Частотные характеристики усилителя описывают его динамические свойства в частотной области.

Характеристика усилителя является его реакцией на скачкообразное изменение входного сигнала. Для количественной оценки динамических свойств усилителя и частотной области используются такие параметры: полоса пропускаемых частот, граничные значения частот. Аналогично во временной области используют параметры переходной характеристики: время ее нарастания и спада. Если переходная характеристика имеет выбросы, то их значения так же нормируются.

При прохождении сигнала через усилитель его форма подвергается изменению. Искажения сигнала бывают линейными и нелинейными. Нелинейные искажения возникают, если на вход усилителя подано синусоидальное напряжение, то усиленное напряжение на выходе будет не синусоидальным, а более сложным. Оно состоит из ряда простых синусоидальных колебаний — основного и высших гармоник. Таким образом, усилитель добавляет лишние гармоники, которых не было на входе усилителя. Искажения называются линейными, если при передаче его через усилитель спектральный состав не изменится. Какой на входе, такой и на выходе. Для оценки нелинейных искажений обычно пользуются коэффициентом гармоник, равным отношению действующего значения высших гармоник выходного напряжения (или тока) к действующему значению первой гармоники, при подаче на вход усилителя гармонического сигнала.

Обобщенная структурная схема изображена на рисунке. Она содержит входную цепь, которая обеспечивает режим работы усилительного элемента и ввод входного сигнала. Управляемый источник напряжения или тока на одном из видов усилительных элементов. Выходную цепь, которая обеспечивает передачу сигнала к нагрузке и цепь обратной связи, которая определяет усилительные свойства усилителя. В реальных схемах некоторые из этих узлов могут отсутствовать.

Рис. 2 - Обобщенная схема усилителя.

Рисунок 3 – Принципиальная схема двухкаскадного усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.