Расчет многокаскадного усилителя

При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, приеме радиосигналов, контроле и автоматизации технологических процессов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат усилители - устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока и мощности без изменения их формы или частотного спектра.

Рисунок 1 - Структурная схема усилителя

В современных усилителях, широко применяемых в промышленной электронике, обычно используют биполярные и полевые транзисторы, а в последнее время - интегральные микросхемы. Усилители на микросхемах обладают высокой надежностью и экономичностью, большим быстродействием, имеют чрезвычайно малые размеры и массу, высокую чувствительность. Они позволяют усиливать очень слабые электрические сигналы (напряжение порядка 10-13 В, токи до 10-17 А, мощность порядка 10-24 Вт).

Простейшим усилителем является усилительный каскад, содержащий нелинейный управляемый элемент УЭ, как правило, биполярный или полевой транзистор, резистор R и источник электрической энергии Е.

Рисунок 2 - Структурная схема усилительного каскада

Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления УЭ по закону, задаваемому входным сигналом.

Основными параметрами усилительного каскада являются коэффициент усиления по напряжению KU=Kвых/Kвх, коэффициент усиления по току KI=Iвых/Iвх и коэффициент усиления по мощности KP=KUKI.

Все усилители можно разделить на два класса - с линейным и нелинейным режимами работы.

К усилителям с линейным режимом работы (или усилителям мгновенных значений) предъявляются требования получения выходного сигнала, близкого по форме к входному. Искажения формы сигнала, вносимые усилителем, должны быть минимальными. Это достигается благодаря пропорциональной передаче усилителем мгновенных значений напряжения (тока), составляющих во временной области сигнал. Коэффициенты усиления здесь рассчитывают по амплитудным или действующим значениям (в случае синусоидального сигнала) напряжения и тока.

Важнейшим показателем усилителей с линейным режимом работы является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), отражающая зависимость модуля коэффициента усиления KU, определенного для синусоидального входного сигнала, от частоты. В зависимости от вида АЧХ усилители с линейным режимом работы подразделяют на усилители медленно изменяющегося сигнала (усилители постоянного тока - УПТ), усилители звуковых частот (УЗЧ), усилители высокой частоты (УВЧ), широкополосные усилители (ШПУ) и узкополосные усилители (УПУ).

Характерная особенность УПТ - способность усиливать сигнал с нижней частотой, приближающейся к нулю (fнà0). Верхняя граница частоты fв в УПТ может составлять в зависимости от назначения 103-108 Гц. УЗЧ характеризуются частотным диапазоном от десятков герц (fн) до 15-20 кГц (fв). УВЧ имеют полосу пропускания от десятков килогерц до десятков и сотен мегагерц. ШПУ имеют нижнюю границу частоты примерно такую же, как УЗЧ, и верхнюю - как УВЧ. На основе ШПУ выполняются линейные импульсные усилители.

• Выбор и обоснование структурной схемы усилителя
• Расчет двухтактного бестрансформаторного каскада усиления мощности на транзисторах разного типа проводимости
• Расчет каскадов предварительного усиления
• Расчет усилителя в области низких частот
• Расчет цепей питания

Другие стьтьи в тему

Р-канальный полевой транзистор с изолированным затвором
Одним из основных достижений микроэлектроники является создание на основе фундаментальных и прикладных наук новой элементной базы - интегральных микросхем. Развитие вопросов проектирования и совершенствование технологии позволило в короткий срок создать высокоинтегрированные функ ...

Распределительная сеть системы кабельного телевидения
Телевидение - величайшее явление XX века, которое объединило в себе самые передовые достижения научно-технической мысли, культуры, журналистики, искусства, экономики. Став одним из компонентов системы средств массовых коммуникаций, телевидение не завершило ее формирование, но повлекл ...