
- •200400 – Промышленная электроника
- •Содержание
- •1. Цели и задачи домашнего задания
- •2. Содержание домашнего задания
- •1.1 Теоретическая часть
- •1.1.1 Назначение, принципиальная электрическая схема, принцип работы усилительного каскада
- •1.1.2 Эквивалентная схема каскада.
- •1.1.3 Основные характеристики усилителя
- •1.1.4. Основные параметры усилителя
- •1.1.4.1 Коэффициент усиления
- •1.1.4.2. Динамический диапазон
- •1.1.4.3 Линейные искажения
- •1.1.4.4 Полоса пропускания
- •1.1.4.5 Нелинейные искажения
- •1.1.4.6 Входные параметры
- •1.1.4.7 Выходные параметры усилителя
- •1.1.4.8 Внутренние помехи
- •3. Порядок выполнения домашнего задания
- •3.1 Расчетная часть
- •3.1.1 Постановка задания и его варианты
- •3.2.1 Расчет усилительного каскада по постоянному току
- •3.2.1.6 Выбор типа транзистора
- •3.2.1.7 Условия получения максимальной мощности усиливаемого сигнала
- •3.2.1.8 Напряжение источника питания
- •3.2.1.9 Режим покоя, линия нагрузки и координаты рабочей точки на характеристиках
- •3.2.1.10 Сопротивление rk и rэ
- •3.2.1.11 Сопротивления делителя и фильтра
- •Примем стандартные значения сопротивлений
- •3.2.2 Расчет усилительного каскада по переменному току
- •3.2.2.1 Вычисление h-параметров транзистора
- •3.2.2.3 Входное сопротивление усилителя (каскада)
- •3 .2.2.4 Емкость конденсатора с1
- •3.2.2.5 Емкость конденсатора с2
- •3.2.2.6 Расчет фильтра
- •4. Требования к оформлению
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение
1.1.4.6 Входные параметры
К входным параметрам усилителя относят его входное сопротивление / полное ZВХ или резистивное RВХ /.
Входным сопротивлением усилителя называют сопротивление между его входными зажимами при условии, что к ним подведено напряжение усиливаемого сигнала. В области средних рабочих частот усилителя оно активно и определяется по формуле:
RВХ = UВХ / IВХ
Для источника сигнала, имеющего э.д.с. ЕГ и внутреннее сопротивление RГ, входное сопротивление усилителя является нагрузкой
Отсюда следует, что желательно иметь:
RВХ > RГ
Часто к входным параметрам относят ЕГ, RГ, номинальное входное напряжение U1, а иногда минимальное и максимальное входные напряжения.
1.1.4.7 Выходные параметры усилителя
Выходными параметрами усилителя являются выходное сопротивление / полное ZВЫХ или резистивное RВЫХ /, номинальное выходное напряжение U2, коэффициент гармоник kГ, номинальная выходная мощность Р2, к.п.д., максимальная выходная мощность P2MAX и «музыкальная выходная мощность».
Выходным сопротивлением усилителя называют сопротивление между его выходными зажимами при условии, что э.д.с. источника сигнала, подключенного к входным зажимам, равна нулю, а сопротивление нагрузки RН отключено. Выходное сопротивление усилителя рассчитывают теоретически для средней области рабочих частот. При этом условии данное сопротивление можно считать активным. Выходное сопротивление, например, усилителей звуковых частот во много раз меньше сопротивления нагрузки. Это необходимо для лучшего воспроизведения звука. Качество согласования выходного сопротивления RВЫХ усилителя с нагрузкой RН определяют параметром, называемым коэффициентом демпфирования.
Коэффициентом демпфирования называют отношение:
KД = RH / RВЫХ = 10….100
Номинальным выходным напряжением U2 называют напряжение на выходе усилителя большой мощности при оговоренных условиях, называемых номинальными и указанных в паспорте на изделие или в техническом задании на его изготовление.
Номинальной выходной мощностью Р2 называют мощность на выходе усилителя большой мощности при номинальных условиях согласования с нагрузкой, указываемых в паспорте на изделие или в техническом задании на его разработку.
Коэффициент полезного действия – отношение мощности сигнала на входе усилителя к мощности, затраченной источником питания на процесс усиления
= Р1 / Р2 100%
Максимальная выходная мощность Р2МАХ оценивается также, как и номинальная, только при коэффициенте гармоник kГ = 10%.
Музыкальная выходная мощность – это мощность при непродолжительном входном сигнале, за время действия которого напряжение источника питания не успевает измениться в результате потребления от него значительного тока оконечным
/ мощным / каскадом. Музыкальная выходная мощность равна номинальной при питании мощного каскада стабилизированным источником.
1.1.4.8 Внутренние помехи
Основное влияние на возникновение внутренних помех усилителя оказывает шумы, фон, дрейф нуля и другие явления.
Шумами называют флуактационные помехи, обусловленные хаотическим тепловым движением свободных электронов в активных и пассивных элементах усилителя, дробовым эффектом и т.п.
Фоном называют постороннее переменное напряжение на выходе усилителя с частотами, кратными частоте питающего переменного тока или близко от нее находящихся.
Уровень фона в усилителе понижается за счет улучшения сглаживания пульсаций выпрямленного питающего напряжения, экранирования межэлементных соединений и источника питания, а также применения балансных и двухтактных схем. В усилительных устройствах уровень шума на выходе должен быть как минимум на 60 дб меньше уровня полезного сигнала.
Дрейфом называют явление, при котором происходит изменение выходного напряжения усилителя при неизменном входном напряжении или равным нулю, обусловленное изменением температуры, напряжений источников питания, влиянием радиации и старения усилительных элементов.