2.3 Построение усилителя на основе двух усилительных подсхем

От недостатка усилителя (рис. 2.3) свободна схема усилителя переменного тока, представленная на рис. 2.4

Рисунок 2.4 - Схема усилителя переменного тока

Этот усилитель состоит из двух усилительных подсхем: входная подсхема реализуется на неинвертирующем РУ (DA1; R1; R2; R3; С1), что позволяет обеспечить большое входное сопротивление усилителя переменного тока; выходная подсхема представляет собой инвертирующий РУ (DA2; R4; R5; С2) и используется для получения высокого коэффициента усиления всего усилителя. В полосе пропускания

_{. (2.4)}

_{Частотные характеристики неинвертирующего и инвертирующего РУ усилителя (рис. 2.4) аналогичны характеристике 2, представленной на рис. 2.2. Из графиков, приведенных на рис. 2.2, следует, что для получения наибольшей верхней граничной частоты всего усилителя переменного тока (рис. 2.4) целесообразно выбирать коэффициенты усиления инвертирующего и неинвертирующего РУ по модулю примерно одинаковыми. Нижняя граничная частота полосы пропускания усилителя переменного тока (рис. 2.4) определяется соотношением}

(2.5)

Тогда при заданных схемных функциях усилителя (см. ТЗ) из соотношения (2.5) определяется сопротивление . Далее из соотношений (2.4) сначала определяются равные друг другу коэффициенты неинвертирующего и инвертирующего РУ, а потом, задаваясь сопротивлением: = 1 кОм, определяем сопротивления всех остальных резисторов схемы с учетом соотношения (2.2). Окончательное решение о приемлемости схемы (рис. 2.4) также принимается после ее исследования с использованием систем Multisim и NI ELVIS (определение верхней граничной частоты ).

Результаты выполнения задания:

Схема 2.4.

Пусть С₁ = С₂ = 1 мкФ, тогда из соотношения (2.5):

R₄ = 1592 Ом

Из соотношения (2.4):

R₁ = 1 кОм; R₂ = 30.62 кОм; R₃ = 50 кОм; R₅ = 50.325 кОм.

3. Моделирование усилителя переменного тока в системе Multisim

На втором этапе проектирования проводится моделирование усилителя переменного тока в системе Multisim; при этом основное внимание уделяется исследованию частотных характеристик усилителя. Сравниваются между собой усилитель переменного тока с одной усилительной подсхемой (рис. 2.3) и усилитель с двумя усилительными подсхемами (рис. 2.4). Параметры компонентов этих усилителей были определены в результате ручного расчета на первом этапе проектирования. Для этих усилителей с использованием системы Multisim определяются их частотные характеристики и по ним с помощью курсора находятся значения параметров , и всего усилителя переменного тока. Эти значения проверяются на соответствие их требованиям ТЗ. Основная задача второго этапа проектирования – выяснить, какой из усилителей переменного тока, приведенных на рис. 2.3 и рис. 2.4, удовлетворяет требованиям ТЗ по верхней граничной частоте .

3.1 Усилитель с одной усилительной подсхемой

На рисунке 3.1 в соответствии с одним из вариантов ТЗ представлена схема усилителя переменного тока с одной усилительной подсхемой (рисунок 2.3), подготовленная для исследования в системе Multisim

Рисунок 3.1 – Модель усилителя переменного тока с одной усилительной подсхемой

Результат выполнения задания:

Максимальный K_U = 59.954 дБ

Максимальный K_U ~ 994

Нижняя частота f_н = 89 Гц

Верхняя частота f_в = 1,088 кГц

Очевидно, что данный усилитель имеет сравнительно низкую частоту f_в и небольшую полосу пропускания всего усилителя.