Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Мета роботи: вивчення принципу дії та властивостей, дослідження характеристик однотактного підсилювача потужності.
Теоретичні відомості
|
Основні схеми побудови підсилювачів на біполярних транзисторах обумовлюються можливими способами їхнього ввімкнення - СБ, СЕ і СК. Коротко розглянемо базові схеми підсилювачів з допоміжними елементами, які показані на рис.1. |
а) б) в)
Рисунок 1 - Базові підсилювальні каскади з СБ (а), СЕ (б) і СК (в)
Проектування підсилювача починається з визначення режиму транзистора за постійним струмом, що називають статичним режимом. У залежності від струму колектора транзистора і величини спаду напруги на електродах транзистора підсилювального каскаду, а також від амплітуди вхідного сигналу розрізняють такі режими посилення: режим А; режим В; режим С; режим D і проміжні режими, наприклад,АВ.
Хід роботи
Для прикладу дослідимо однотактний підсилювач який працює у режимі А. В даному випадку струм у вихідному ланцюзі підсилювача протікає протягом усього періоду сигналу. Для ілюстрації звернемося до pис.2, на якому показаний каскад за схемою з СЕ. У схемі використані індикаторні вольтметри для контролю напруги на електродах транзистора в статичному режимі, а також функціональний генератор і осцилограф для моделювання режиму підсилення. У програмі “Multisim” в розглянутій схемі не можна вимкнути функціональний генератор, тому при моделюванні статичного режиму встановимо мінімальну амплітуду сигналу (у нашому випадку 1 мкВ).
Для підсилювального каскаду класу А розрахунок статичного режиму полягає у виборі такого колекторного струму Ico (його називають струмом спокою, або струмом у робочій точці), при якому спад напруги на колекторному навантаженні Rk, по-перше, дорівнює спаду напруги на транзисторі (напруга коллектор-емітер Uсе) і, по-друге, було б менше амплітудного значення при максимальному вхідному сигналі. Перша умова стосовно схеми на pис.2 запишеться в такий спосіб: де Iec=BIco/(B-1) - струм спокою емітера, B - коефіцієнт підсилення струму транзистора в схемі з СЕ.
Рисунок 2 - Підсилювальний каскад за схемою з СЕ
Оскільки B>1 (у розглянутому прикладі B=100), то Iec Ico. У такому випадку вираз (1) записується у вигляді: 2IсоRk+IсоRe=Uсо, звідки знаходимо струм спокою
Iсо=Uес/(2Rk+Re) (2)
Розглянемо тепер базовий ланцюг транзистора. Напруга на базі щодо спільної шини (з урахування того, що Iec Ico).
Ubo=Ubeo+Re (3)
, де Ubeo - напруга база-емітер (для кремнієвих транзисторів вона знаходиться в межах 0,7...0.9 В).
Оскільки Ubo дорівнює спаду напруги на резисторі R2, струм через нього дорівнює I2=Ubo/R2=(Ubeo+IcoRe)/R2.
Через резистор R1 протікає сума струму бази, рівного Ico/B , і струму I2. Спад напруги на резисторах R1, R2 дорівнює напрузі живлення Ucc. Тому для базового ланцюга:
Rl(Ico/B +Ub/R2)+Ub=Ucc (4)
Якщо керуватися вимогами високої термостабільності каскаду то необхідно вибирати:
R1>R2, Ico/ B<I2, Ube=IcoRe. (5)
У такому випадку із урахуванням (2) і (3) з (4) одержуємо вираз для орієнтовного розрахунку опорів резисторів схеми із СЕ:
Rl/R2=Rk/Re. (6)
Підставляючи у формулу (6) значення опорів резисторів, використовуваних у схемі на pис.2, переконуємося в справедливості цього співвідношення. При цьому, як випливає з показань вольтметрів, спад напруги на опорі складає 10-5,55=4,45 В і близький до значення спаду напруги на транзисторі 5,55-0,886=4,67 В, що відповідає першій умові забезпечення режиму А.
Коефіцієнт підсилення каскаду з СЕ розраховується за наближеною формулою Ku=Rk/Re (якщо Re не зашунтоване ємністю). У розглянутому прикладі він дорівнює 5. Отже, при амплітуді вихідної напруги 4,5 В (друга yмова забезпечення режиму А) на вхід підсилювача можна подати сигнал з амплітудою 4,5/5=0,9 В.
Осцилограми вхідного і вихідного сигналів показані на pис.3. Звертаємо увагу на те, що обидва канали працюють у режимі АС і осцилограми рознесені на екрані за допомогою зсуву по вертикалі (Y POS). З осцилограм видно, що вихідний сигнал (осцилограма А) за формою повторює вхідний сигнал (осцилограма В). Таким чином, достоїнством режиму класу А є мінімум нелінійних спотворень. Його недоліком є низький ККД, менший 0.5, тому він використовується найчастіше в каскадах попереднього підсилення, а також у малопотужних вихідних каскадах.
Рис. 3 - Осцилограма вхідного (В) і вихідного (А) сигналів
Висновок: На цій лабораторній роботі я вивчив принцип дії та властивості, дослідив характеристики однотактного підсилювача потужності в програмному середовищі “Multisim”.