Реферат: Усилитель многоканальной системы передачи

4. Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ.

Целью расчета является определение коэффициента усиления усилителя без ОС (рис. 2.2) для области средних частот К, а так же частот полюсов передаточной функции К – цепи.

Для расчетов необходимо К – цепь разбить на каскады, каждый на которых включает один усилительный элемент и межкаскадные цепи. В рабочем диапазоне частот удобно каскадом усиления (S) считать цепь по рис. 4.1. Для такой цепи коэффициент усиления по напряжению на средних частотах:

(4.1).

Здесь для каскада предварительного усиления:

(4.2) .

Для выходного каскада R_HS º R_HN º R_H (2.13).

Производим расчеты:

h₁₁ = 95,57143 Ом. для первого транзистора. Рассчитывается по формуле: ;

для второго транзистора.

ОМ;

ОМ;

Определим коэффициент усиления каждого каскада по формуле (4.1):

таким образом, получаем оставшийся коэффициент:

.

Теперь необходимо найти общий коэффициент усиления К – цепи, который определяется произведением всех коэффициентов усиления каскадов по следующей формуле:

; (4.3).

Зная общий коэффициент усиления К – цепи, найдем запас по усилению по следующей формуле:

a_н =K(1+R₁ /R_{вх F} )/[K_F F(1 + R₁ /R_вх )]; (4.4).

Где R_вх = h_{11 ,1} /n`² = 95,57143/( 0,91)² = 114,6857. Таким образом, получаем запас по усилению: а_н = 7291,4·(1 + 150/150)/[60·50(1+150/114,7)] » 2,1.

Зная запас по усилению, делаем вывод, что нет необходимости вводить местную обратную связь в один из каскадов, так как 1,2 £ а_н £ 3.

Рассчитаем частоту полюсов передаточной функции К – цепи, определяющих ЛАХ в области верхних частот, ведется на основе П- образной эквивалентной схемы транзистора. Частота полюса:

; (4.8).

С₀ = С_{б `э} + (1+S_i R_н )С_к ; (4.9).

R_эк = r_{б `э</sub> (R<sub>Г</sub> + r`_б )/(R_Г + r`<sub>б</sub> + r<sub>б`э} ); (4.10). R_н из (4.2).

Где

; (4.7).

В нашем случае при непосредственной связи каскадов R_{Б1 S} и R_{Б2 S} следует принять равными ¥; для первого каскада R_Г1 = R_{Г1 опт} .

В качестве примера приведем расчет частоты среза первого каскада, а для остальных каскадов приведем таблицу.

C₀ = 6,95·10^-11 – (1 + 0,53·98,1) 9·10^-9 = 1,743·10^-10 Ф.

R_эк = 70,6·( 125 + 25)/(25 + 125 + 70,6) = 48 Ом.

f_p = 1/(2·3,14·1,02·10^-10 ·159,44) = 20 454 276,454 Гц.

Если частоты лежат полюсов лежат в пределах рабочего диапазона частот, то на частоте f_в усиление К – цепи снижается, и необходимо проверить: достаточно ли этого усиления для обеспечения заданного значения K_F при требуемой (2.16; 2.22) глубине ОС. Должно выполняться не равенство:

; (4.15).

Здесь под знак суммы подставляются только частоты полюсов тех каскадов, у которых: f_pS < f_в .

Приводим таблицу:

Таблица № П.4..2

Каскад № п/п	С0 , Ф.	R кэ , Ом.	fp , Гц	Проверка условия 4.15
1	1,01984E-10*	50	19 016 923,492	77 > 71 Условие выполнено
2	4,10E-10*	92	4 233 415,184

* - знак «е» означает степень, то есть число«е»степень = число·10^{степень} ; так называемая экспоненциальная форма числа.

5. Расчет пассивных узлов структурной схемы усилителя.
5.1 Выбор и расчет входной и выходной цепей.

Одним из важных требований, предъявляемых к усилителю в рабочем диапазоне частот, является согласование усилителя с источником сигнала и (или) внешней нагрузкой, обеспечение стабильности заданных величин входного R_{вх F} и выходного R_{вых F} сопротивлений усилителя. Выполнение этого требования в значительной степени определяется величиной, реализуемой в усилителе общей ОС.

Последовательная отрицательная ОС увеличивает входное сопротивление, а параллельная уменьшает его. Тогда при глубокой ОС входное сопротивление окажется слишком большим или малым и, к тому же, зависящим от К .

При глубокой ОС входное и выходное сопротивления определяются только пассивными входной и выходной цепями и не зависят от параметров цепи усиления. Это свойство глубокой комбинированной ОС используются при построении усилителя для получения заданного входного и выходного сопротивлений.

На выбор структурной схемы влияют следующие факторы: структура цепи, в которой создается фазовый сдвиг (четное или нечетное число каскадов с общим эмиттером в цепи усиления); величина К _F ; необходимое значение F; простота и технологичность схемы усилителя.

Первый из указанных четырех факторов требует пояснения. Для обеспечения отрицательной обратной связи в петле ОС создается начальный фазовый сдвиг, равный 180⁰ . Поворот фазы на 180⁰ можно делать в любой из цепей, входящих в петлю ОС. В цепи усиления начальный фазовый сдвиг создается за счет нечетного числа каскадов с общим эмиттером.

При повороте фазы по входной или выходной цепи следует обратить внимание на то, что цепи параллельной и последовательной ОС здесь разделены. Это приводит к необходимости согласовано изменять фазу сигнала для обоих видов ОС. Для параллельной ОС начальный фазовый сдвиг создается за счет встречного включения сопротивления в цепь ОС, а для последовательной ОС – за счет включения балансного сопротивления в эмиттерную цепь выходного транзистора. Такие схемы получили название схем с эмиттерной комбинированной ОС. Схемы с повтором фазы в цепи ОС в настоящие время не применяются.

В схеме (рис.5.1) параллельная обратная связь создается за счет дополнительных обмоток m`, m`` входного и выходного трансформаторов. Последовательная ОС на входе создается с помощью R`_б , а на выходе - за счет R``<sub>б</sub> . Поворота фазы в входной и выходной цепях не создается, начальный фазовый сдвиг обеспечивается в цепи усиления при нечетном числе каскадов с общим эмиттером. Отношение коэффициентов трансформации между обмоткой Ос и основной обмоткой m`/n` - m``/n`` рекомендуется выбирать равными – 0,1…0,5.