Линейный однокаскадный усилитель сигнала звуковой частоты

Для схемы рис. 4..Таким образом, нагрузочная прямая переменного тока описывается уравнением прямой, проходящей через заданную точку (точку покоя) под заданным углом, определяемым величиной активного сопротивления нагрузки. Если координаты рабочей точки (точки покоя) обозначить и , то уравнение нагрузочной прямой переменного тока примет вид.(2.4)Для транзистора Q1IК = 9 мА, UКЭ = 6,2 В, Еп = 15 В, Rпост == 977.8 Ом, Rпер = 500 Ом.Чтобы построить нагрузочные прямые по постоянному и переменному току, добавим в окне добавить еще две строки спецификации вывода результатов.Рис. 15. График выходных нагрузочных прямых по постоянному и переменному току.На семействе выходных статических характеристик построены нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.Определить максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала. Сравнить с заданием. Максимальная амплитуда неискаженного сигналаA = 10.5 – 6.2 = 4.3 В > 3.7 В по заданию.10. Рассчитать входное и выходное сопротивление усилителя. Входное сопротивление усилителя определяется Известно много вариантов выполнения каскада усилителя на биполярном транзисторе с ОЭ. Это обусловлено рассмотренными выше особенностями задания режима покоя каскада, его температурной стабилизацией. Работу усилительного каскада рассмотрим на примере наиболее популярной схемы усилительного каскада ОЭ на биполярном транзисторе.Рис. 16. Схема усилителя.При подаче на вход каскада напряжения Uвх в базе транзистора возникает переменная составляющая тока базы IБ~, которая вызывает изменение тока коллектора Iк ≈ βIБ~, напряжения коллектор-эмиттераUкэ и выходного напряжения UВЫХ. Входное сопротивление транзистораRвх = UБЭm/IБmТак как на входе делитель напряженияГде При Rэ = 27 Ом ОмC учетом сопротивления генератора ОмВыходное сопротивление транзистора- импеданс на выходе транзистора и импеданс емкости Скэ транзистора На низких частотах импедансом емкости можно пренебречь, тогда11. Рассчитать коэффициент усиления напряжения с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала гвыхe .U Ke Примечание. Для каскада ОЭ введением ООС обеспечить коэффициент усиления напряжения, отличающийся от заданного не более, чем на ±10% . Коэффициент усиления по напряжению без учета внутреннего сопротивления источника определяется какC учетом внутреннего сопротивления источникаНапряжение на входе транзистораТок базы транзистора12. По заданной нижней границе полосы пропускания рассчитать емкости конденсаторов. Примечание. Емкость конденсатора выбирать из номинального ряда. Нижняя граница полосы пропускания определяется частотой Откуда определим емкостьПусть 13. Определить верхнюю границу полосы пропускания, используя справочные данные на транзистор и данные на емкость нагрузки. Определим верхнюю полосу из условия емкости нагрузки и равенства импеданса емкости и сопротивления Rвых.Поэтому емкость нагрузки не влияет на выходную характеристику.14. Проверить с помощью программы схемотехнического моделирования OrCad 9.2 работоспособность схемы. С ее помощью рассчитать: режим схемы, амплитудно-частотную характеристику, входное сопротивление усилителя, 4 выходное сопротивление усилителя, амплитудную характеристику, для максимального неискаженного выходного сигнала (см. п. 9) определить коэффициент нелинейных искажений. Рис. 17. Схема усилителя в программе со значениями элементов.Рис. 18. Амплитудно-частотная характеристикаРис. 19. Входное сопротивление усилителя и выходное сопротивление усилителя.Рис. 20. Сигнал на входе и на нагрузке. Амплитуда генератора 0,4 В.Рис. 21. Сигнал на входе и на нагрузке. Амплитуда генератора 0,6 В.Видно, что появляется искажение синусоиды на нагрузке.Рис. 22. Гармоники на выходе усилителя при амплитуде генератора 0.4 В.Побочная гармоника на уровне- 35 дБТаблица результатовХарактеристикаРасчетнаяОпределеннаяПадение напряжения Uкэ, В6,25,82Ток коллектора Iк, мА9.09,34Разброс за счет нелинейности ΔUкэ. В1,5 0,38Температурнаяразброс ΔUкэ. В10,68Допустим разброс по току коллектора ΔIкдоп, мА1,0230,54Уровень побочной гармоник, дБ- 35 Нижняя полоса пропускания, Гц450250Верхняя полоса пропускания, кГц502000Входное сопротивление, Ом11331160Выходное сопротивление, Ом450470