Курсовая работа: Моделирование схемы усилителя НЧ на МДП-транзисторах

- Анализ шума

- Анализ сигнал/шум

- THD анализ

-Анализ искажений

2. Технические характеристики усилителя НЧ

Номинальная выходная мощность, Вт на нагрузке сопротивлением

8 Ом.………………35

Номинальный диапазон частот, Гц

при неравномерности АЧХ не более 0,5 дБ……………………. 20 - 2000

Коэффициент гармоник, %, при номинальной выходной мощности на частоте Гц

100 ………………….0,01

1000…………………0,05

10000 ……………….0,1

20000………………..0,15

Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс ………………...30

Глубине обшей ООС, дБ ………………………………………………..60

Отношение сигнал/шум, дБ …………………………………………….80

Коэффициент передачи …………………………………………………24

КПД, % …………………………………….…………………………….60

3. Теоретические сведенья

Применение мощных полевых транзисторов с изолированным затвором (МДП-транзисторы) в выходных каскадах усилителей мощности позволяет резко снизить нелинейные и динамические искажения.

Упрошенные схемы возможных вариантов включения полевых транзисторов выходных каскадах показаны на рис. I, а—д. Для выявления наиболее целесообразного сочетания этих вариантов в двухтактном выходном каскаде воспользуемся соотношениями, связывающими их выходное напряжение U_M с управляющим током I₀ , сопротивлением нагрузки R_H , крутизной транзистора S и сопротивлениями резисторов R и I в цени его затвора. Для рассматриваемых вариантов эти зависимости соответственно имеют вид:

Нетрудно видеть, что хорошо стыкуются друг с другом варианты по схемам на рис. 1. а и б. При типовом значении крутизны транзисторов КП904А. равном 250 мА/В, и сопротивлении в цепи затвора R, равном 20 кОм. зависимости их выходных напряжений от токов управления и сопротивления нагрузки фактически одинаковы (с точностью до 0,02%). В результате при равных значениях крутизны используемых полевых транзисторов построенный по этим схемам выходной каскад оказывается практически симметричным.

Следует отметить, что симметрию плеч выходного каскада можно улучшить и увеличением сопротивлений в целях затворов полевых транзисторов. Однако в этом случае возрастает постоянная времени указанных цепей, вследствие чего увеличивается вероятность появления динамических искажений. Учитывая это обстоятельство и принимая во внимание, что емкость затвор-исток транзистора КП904А составляет 20 кОм. К недостаткам рассмотренного выходного каскада следует отнести использования в нем транзисторов с возможно более близкими значениями крутизны (от этого зависит симметрия каскада) и довольно большие нелинейные искажения (около 5 %).

Наилучшие показатели усилителей мощности могут обеспечить выходные каскады, построенные по схемам, приведенным на рис. 1 г и д. Так же, как и каскады, собранные по схемам на рис. 1 а и б при типовых значениях крутизны полевого транзистора S —250 мА/В и сопротивлении резистора в цепи затвора R=20 кОм они имеют практически одинаковые зависимости выходного напряжений от тока управления и сопротивления нагрузки, причем с увеличением крутизны точность их совпадения увеличивается. В результате улучшается симметрия плеч выходного двухтактного каскада, снижаются вносимые им нелинейные искажения

Необходимо отметить, что каждое из устройств по схемам на рис I. г и д охвачено глубокой местной ООС. В первом случае это последовательная ООС по току (нагрузка включена в цепь истока), во втором — параллельная по напряжению (резистор R включен между стоком и затвором транзистора). По этой причине каскады вносят небольшие искажений (при разомкнутой цепи общей ООС - примерно 0,5%). Симметрии построенного на их основе выходного двухтактного каскада при использовании других, показанных на рис. 1 устройств, зависит от разброса значений крутизны работающих в нем транзисторов.

Что же касается варианта по схеме на рис. 1 в, то его использование в двухтактном выходном каскаде нецелесообразно.