Реферат : Многокаскадные усилители 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Радиоэлектроника


Многокаскадные усилители




  1. ВВЕДЕНИЕ

В большинстве случаев одиночные каскады не обеспечивают необходимое усиление и заданные параметры усилителей. Поэтому усилители, которые применяют в аппаратуре связи и измерительной технике, многокаскадные. При анализе и расчете многокаскадного усилителя необходимо определить общий коэффициент усиления усилителя, искажения, вносимые им, распределять их по каскадам, определить требование к источникам, решить вопросы введения обратных связей и т.д.

2. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ МНОГОКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ

р
ис.1

Коэффициент усиления усилителя можно определить, исходя из структурной схемы (рис.1):

Кобщ = Uвых/Uвх = (Uвых/Un-1) … (U3/U2)(U2/Uвх)=KnKn-1…K2K1 или

Kобщ = K1K2…Kn ef(1+2+…+n)

где K1,…, Kn – коэффициенты усиления каскадов, 1,…, n – фазовые сдвиги, вносимые каждым усилительным каскадом.

Таким образом, для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада. Суммарный фазовый сдвиг, вносимый усилителем, равен сумме фазовых сдвигов каждого каскада. Сквозной коэффициент усиления

Kобщ = kвхKобщ

где kвх=Zвх/(Zг + Zвх) – коэффициент передачи входной цепи. Если коэффициент усиления отдельных каскадов выразить в логарифмических единицах, то общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя будет равен сумме коэффициентов

Kобщ[дб] = K1[дб] + … + Kn[дб]

В аппаратуре связи для компенсации потери мощности на отдельных участках (затухания) необходимо, чтобы усилитель работал на согласованную нагрузку, т.е. его входное сопротивление должно быть равно сопротивлению источника (выходного сопротивления предыдущего тракта аппаратуры или линии), а выходное сопротивление должно равняться сопротивлению нагрузки. Для согласования усилителей по входу и выходу используют уси­лители с обратной связью и согласующие трансформаторы. Отклонение от согласования в рабочей полосе частот оценивается коэф­фициентом отражения

При использовании согласующих трансформаторов пересчитанное сопротивление нагрузки в первичную обмотку R’1=Rнn2, где пкоэффициент трансформатора, т. е. отношение витков первичной обмотки к вторичной (рис. 2,а).

На рис.2,а имеем: U2=U1/n; I2=I1n2, тогда Rн=U2/I2 = (U1/I1)n2

и
ли R’1 = U1/I1=Rнn2=Rг. Отсюда с учетом потерь в трансформаторе коэффициент трансформации:

где ntКПД трансформатора.


Применение входного и выходного трансформаторов позволяет достаточно просто осуществить переход с симметричной схемы на несимметричную (рис.2, б).

рис. 2

3. СУММИРОВАНИЕ ИСКАЖЕНИЙ В МНОГОКАСКАДНОМ УСИЛИТЕЛЕ

Коэффициент частотных искажений Mобщ определяется как отношение модуля коэффициента усиления на средней частоте к мо­дулю коэффициента усиления на рассматриваемой частоте, т. е.

Mобщ = K0общ/Kобщ() = (К01/K1())(K02/K2())…(K0n/Kn()).

Следовательно, общий коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов частотных искажений каждого каскада.

Mобщ1М2…Мn

C учетом коэффициента передачи входной и выходной цепей

МобщвхМ1М2MnMвых

Соответственно отностиельный коэффициент усиления

Yобщ=Y1Y2…Yn

Для коэффициента частотных искажений и относительного коэффициента усиления усилителя в логарифмических единицах

Mобщ[дб]=M1[дб]+M2[дб]+…+Mn[дб]

Yобщ[дб]=Y1[дб]+Y2[дб]+…+Yn[дб]

Заданные частотные искажения между каскадами распределяют таким образом, чтобы получить наименьшую стоимость и габаритные размеры усилителя. Наибольшие частотные искажения дают трансформаторные усилительные каскады. Поэтому на нижней частоте в трансформаторном каскаде коэффициент искажений бе­рут в 2 ...3 раза выше, чем в обычном резисторном каскаде. Для уменьшения размеров переходных конденсаторов при низкой гра­ничной частоте диапазона можно применять низкочастотную кор­рекцию. На верхней граничной частоте диапазона звуковых частот частотные искажения могут значительно проявляться только в трансформаторных каскадах, которые можно уменьшить соответ­ствующим выбором параметров трансформатора (уменьшением индуктивности рассеяния и межвитковой емкости). В широкопо­лосных усилителях для получения возможно большего усиления в каждый каскад следует вводить высокочастотную коррекцию.

В усилителях импульсных сигналов искажения общей переходной характеристики можно определить по искажениям переходных характеристик отдельных каскадов. Общее время нарастания


Выброс вершины



Спад плоской вершины

и0 общ = и вх + и1 + …+ иn

Время установления импульса в усилителях из п каскадов, кото­рые не имеют выбросов, можно определить по формуле tуст общ tуст n0,6. В отсутствие выбросов во входной цепи и в каждом ка­скаде выброс многокаскадного усилителя будет отсутствовать. Для усилителей, имеющих каскады с сильно различающимися выбро­сами и временами установления, данные соотношения непригодны. В этом случае необходимо графическим способом построить его переходную характеристику в области малых времен.

Равномерное распределение частотных искажений на высшей рабочей частоте или времени установления между отдельными ка­скадами широкополосного усилителя дает возможность получить наиболее стабильные параметры усилителя, но не является наиболее экономичным. Наибольший экономический эффект можно получить при взаимной коррекции каскадов, т. е. когда искаже­ния по каскадам распределяются неравномерно. Недостаток вза­имной коррекции каскадов в том, что при изменении параметров усилительных элементов и компонентов, входящих в каскады, ча­стотные искажения на верхних частотах и время установления из­меняются сильнее, чем у усилителя с одинаковыми каскадами.

4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ


Коэффициент нелинейных искажений многокаскадного усили­теля в основном определяется последним каскадом, так как ампли­туда сигнала на входе оконечного каскада наибольшая. Приближенно коэффициент нелинейных искажений многокаскадного усилителя можно оценить суммированием отдельных коэффициентов гармоник каскадов

где kг2общ = k’г2 + k’’г2 +… - суммарный коэффициент нелинейных искажений каскадов во второй гармонике; kг3общ=k’г3+k’’г3 + … - суммарный коэффициент нелинейных искажений каскадов по третьей гармонике и т.д.

5. ШУМОВЫЕ СВОЙСТВА МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

В общем случае собственные помехи или шумы усилителей оп­ределяются несколькими факторами, из которых основные: фон, наводки, шумы 'микрофонного эффекта и тепловые шумы. В много­каскадных усилителях происходит суммирование шумов, причем наибольшее значение имеют шумы входной цепи и первых каска­дов, которые усиливаются последующими каскадами. В правиль­но сконструированном усилителе путем рационального располо­жения и крепления элементов, фильтрации цепей питания, экра­нирования входных цепей или всего усилителя и т. д. фон, навод­ки и микрофонный эффект можно сделать сколь угодно мальши. Поэтому собственные шумы усилителей в основном определяются тепловыми шумами. Как было показано в гл. 12, собственные шу­мы усилителя оцениваются с помощью коэффициента шума Кш, равного отношению мощности шума на выходе усилителя к мощ­ности теплового шума, создаваемого на выходе источником сиг­нала,

Kш=Рш общ вых/Рш ист вых= Рш общ вых/kТПшKр, где Кр коэффициент усиления усилителя по мощности. Коэффи­циент шума многокаскадного усилителя определяется как

Кш общ = К ш вх + (Кш1-1)/Кр вх + (Кш2-1)/Кр вх Кр1 + … ,

где Кр вх и Kp1 коэффициенты передачи и усиления по мощности входного устройства и первого каскада усилителя соответствен­но. Коэффициент шума входной цепи Кшвх учитывают для мало­шумящих усилителей, если в качестве входной цепи применен трансформатор или фидер. В этом случае Кшвх=1/Крвх.

Для уменьшения мощности шума на выходе усилителя жела­тельно иметь максимальный коэффициент усиления по мощности, что можно достичь путем согласования входной и выходной цепей усилителя. Такое согласование в некоторых типах усилителей, осо­бенно в усилителях проводной связи, достигается с помощью входных и выходных трансформаторов. Снижение шума на выходе уси­лителя достигается также применением малошумящих усилитель­ных элементов на входе и специальными мерами, позволяющими повысить отношение между полезным сигналом и шумом, т.е. применением противошумовой коррекции.

6. ВЫВОДЫ

Коэффициент усиления и коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления и коэффициентов частотных искажений каждого каскада.

Нелинейные искажения многокаскадного усилителя в основном определяются нелинейностью усилительного элемента оконечного каскада.

Коэффициент шума многокаскадного усилителя в основном определяется шумами входной цепи и первого каскада. Для уменьшения шума на выходе усилителя необходимо иметь максимальный коэффициент усиления по мощности, т.е. усилитель должен быть согласован по входу и выходу.

5


Похожие работы:

  • Многокаскадный усилитель переменного тока с обратной связью

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной ... напряжения усилителя Рассчитываемый коэффициент усиления всего усилителя равен ... проектирования было проведено моделирование усилителя в частотной и временной ...
  • Усилители постоянного тока

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... являются обычными многокаскадными усилителями с непосредственной связью. В таком усилителе резисторы Rэ1 и Rэ2 не ... необходимое напряжение в своих каскадах. В многокаскадном усилителе наблюдается последовательное повышение потенциала на эмиттере ...
  • Усилитель широкополосный

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... задании, нужно выбрать многокаскадный усилитель, так как одного усилительного ... выходного сигнала. Структурную схему многокаскадного усилителя можно представить как Рисунок ... искажений по каскадам Для многокаскадного ШУ результирующий коэффициент частотных ...
  • Усилитель мощности звуковой частоты

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является ... [К (fв)IK0]. В многокаскадном усилителе общий коэффициент частотных искажений на ... 9 Переходная характеристика усилителя ЗЧ Быстродействие усилителя можно оценить как ...
  • Усилитель с обратной связью

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При ... курсового проектирования было проведено моделирование многокаскадного усилителя с отрицательной обратной связью в соответствии с ...
  • Усилитель мощности звуковой частоты для автомагнитолы

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является ... искажениями. В результате исследования усилителя мощности при помощи использования ... Таким образом, данный усилитель обладает хорошими техническими характеристиками ...
  • Усилитель систем автоматики

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... невозможно, будем рассчитывать многокаскадный усилитель. Для определения числа ... и двухполярным питанием и операционный усилитель 140УД10 в качестве входного, « ... ) Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению.–М.: ...
  • Основные показатели работы усилителей

    Учебное пособие >> Коммуникации и связь
    ... удобна при анализе многокаскадных усилителей. Действительно, общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя при переходе к ... прямая. Коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов частотных искажений ...
  • Расчет многочастотного усилителя низкой частоты

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... параметров и характеристик электронного устройства – многокаскадного усилителя низкой частоты, изложение методики и ... выражение (2.3), получим: . Связь каскадов в многокаскадном усилителе может осуществляться с помощью конденсаторов, трансформаторов ...
  • Выбор и расчет усилителя

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... работе поэтапно рассматривается пример проектирования многокаскадного усилителя на БПТ. Производится расчет входного ... последующего (рис.1), образуя совместно многокаскадный усилитель. Рис.1. 2. Принцип действия усилителя В аналоговых электронных устройствах ...