Определение динамических параметров усилительного каскада

 

Динамические параметры усилительного каскада определяются для двух величин амплитуды входного сигнала U_вх: U_вхн и U_вхн/2.

 

B: I_б=0,01 U_бэ=0,59 I_к=1,5

D: I_б=0.0125 U_бэ=0,612 I_к=3,8

A: I_б=0,03 U_бэ=0,632 I_к=6,9

E: I_б=0,06 U_бэ=0,654 I_к=9,9

C: I_б=0,08 U_бэ=0,675 I_к=13,2

 

1) Коэффициент усиления по напряжению, К_u (отношение установившегося значения напряжения сигнала на выходе усилителя к напряжению сигнала на его входе) определим по формуле

 

,

где значение берем на выходной характеристике вблизи рабочей точки;

1.1) для U_вхн:

 

,

 

где значение  с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2U_вхн; K_u<0, так как фаза равна π.

1.2.) для U_вхн/2:

 

,

 

где значение  с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным U_вхн; K_u<0, так как фаза равна π.

2.) Коэффициент усиления по току К_i (отношение установившегося значения тока сигнала в нагрузку к току сигнала на входе) определим по формуле

 

,

 

где значение , берем на выходных характеристиках вблизи рабочей точки (точки E и F на графике);

2.1) для U_вхн:

 

;

где значение  с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2U_вхн;

2.2.) для U_вхн/2:

 

;

 

где значение  с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным U_вхн;

3.) Коэффициент усиления по мощности определим по формуле

 

 

3.1) для U_вхн:

 

 

3.2) для U_вхн/2:

 

 

K_p<0, так как фаза равна π.

4.) Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник).

Нелинейные искажения - это изменения формы колебания, обусловленные кривизной характеристик транзисторов, диодов, магнитопроводов, полупроводниковых конденсаторов, микросхем и др. элементов. Параметры нелинейных элементов зависят от воздействующего на них тока или напряжения. Отличительным признаком нелинейных искажений является то, что им подвержено даже гармоническое колебание. На этом основана их простейшая количественная оценка с помощью коэффициента гармоник. Если на вход усилителя подать чисто гармоническое напряжение, то на выходе получим не только его первую гармонику, но и высшие.

Коэффициентом гармоник называется отношение эффективного (действующего), значения суммы высших гармоник выходного напряжения к эффективному значению первой его гармоники, вычисляется по формуле.

 

 

где  - действующие напряжения отдельных гармоник выходного напряжения.

Этот коэффициент можно определить по сквозной характеристике (метод Клина), который позволяет учесть влияние второй и третьей гармоники выходного сигнала по формуле:

 

,

 

где - коэффициенты второй и третьей гармоники, определяются графически.

Для этого на сквозной характеристике, рис. 5, отмечают пять точек, соответствующих: точке покоя, наибольшей амплитуде входного сигнала, половине наибольшей амплитуды сигнала (с учетом обеих полуволн). Значения переменных а, в и с определяются графически по рис 5.

a = 13 – 7=6

b=7 – 1,5=5,5

с = 9,9 – 3,8=6,1

 

 

 

Заключение

 

В ходе выполнения курсовой работы были изучены характеристики и параметры биполярного транзистора, схема включения транзистора в качестве активного элемента усилителя, схема замещения транзистора и ее параметры. Рассчитаны динамические параметры каскада для двух значений амплитуды входного сигнала. Выяснено, что коэффициенты гармоник и степень нелинейных искажений существенно зависят от амплитуды входного сигнала (при уменьшении амплитуды искажения уменьшаются).

Список литературы

 

1. Елфимов В.И., Устыленко Н.С. Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника. Методические указания к выполнению курсовой работы. Екатеринбург: УрКСИ, 1998.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. / Под ред. Б. Л. Перельмана. М.: Радио и связь, 1982.

3. Цыкина А.В. Электронные усилители. Учеб. пособие для техникумов связи, 2-е изд., доп. и перераб. М.: Радио и связь, 1982.