Többfokozatú erősítő - stadopedia kiszámítása
A kimenőjel amplitúdója 2 V
3.1. Ábra. # 8209; Kétfokozatú erősítő
A többfokozatú erősítőknél az egyes szakaszok jelforrása az előző szakasz kimeneti áramköre és a terhelési áramkör # 8209; a következő bemeneti áramköre.
A fenti ábrán a c1 és c2 kapacitások átmenetek és c3 # 8209; a jelforrás feszültségének egy változó összetevőjét átadja az erősítő szakasz bemeneti áramkörébe, és nem jár állandó komponenssel.
A c1 kapacitás középső tartományában. A c2 és c3 feltételezések szerint végtelenül nagy. Kapacitások sk. sn (kollektor kapacitás és terhelhetőség), és a parazita kapacitás nulla.
Többszörös hengeres erősítő számítása
Rendszerint az erősítő eszközök többlépcsősek, mivel egy kaszkád esetén általában nem lehetséges a szükséges erősítés. A fő feszültségerősítés az előerősítő kaszkádokban található. Ezek közül általában egy bemeneti fázis kerül megkülönböztetésre, amelynek áramköre függ a jelforrással való összekapcsolás követelményeitől, a megengedhető nulladik sodródástól stb. A kimeneti fokozat sajátossága, hogy megadja a kimeneti jel adott teljesítményét vagy amplitúdóját, korlátozza a megengedhető torzítási szintet, alacsony ellenállású terhelésen dolgozik, stb. Az idő előtti kaszkád a kimeneti fokozat működési állapotához is társítható, így például jelentős bemeneti jelerősséget igényel.
Minden kaszkád egyfokozatú erősítőnek számít, de figyelembe veszi a szomszédos kaszkádok optimális illesztési feltételeit.
A gyakorlatban két megbékélési módot használnak. Az első esetben az előző szakasz kimeneti impedanciája megközelítőleg egyenlő a következő kaszkád bemeneti impedanciájával. Ez a mód biztosítja a maximális teljesítményerősítést, és a végső kaszkádokban használatos.
A második esetben az előző lépés kimeneti impedanciája lényegesen kisebb, mint a következő szakasz bemeneti impedanciája. Ez a mód biztosítja a legnagyobb feszültségnövelést és az egységes AFC-t, és alkalmazást talált az előzetes kaszkádokban.
A kaszkádok közötti kommunikáció általában blokkoló kondenzátorok alkalmazásával történik, de bizonyos esetekben transzformátor-csatolást használnak. A szakaszos transzformátor viszonylag drága és nehéz elemek. Használata csak akkor ajánlott, ha az előző lépés kimeneti ellenállása lényegesen nagyobb, mint a következő szakasz bemeneti ellenállása. Megjegyzendő, hogy az interstag transzformátorok használata esetén jelentősen nagyobb nyereség-tényezőt lehet elérni, mint a kapacitív kapcsoláshoz.
A kaszkádok közötti közvetlen kommunikáció módja (kondenzátorok vagy transzformátorok blokkolása nélkül). Ebben az esetben két (vagy több) kaszkád működik ugyanabban a módban egyenárammal. Ezt a sémát például operatív erősítőkben használják.
Az építési szélessávú erősítők segítségével bipoláris tranzisztorok összpontosítják frekvencia karakterisztika, amely lehetővé teszi, hogy egy adott nyereség egyik szakasza a középkategóriás, hogy a kívánt felső küszöbértéket frekvencia. és ennek következtében egy kaszkád erősítőjének területe
Ha egy felső határfrekvenciájú többlépcsős erősítő N azonos kaszkádokat tartalmaz, és a magasabb frekvenciákon a torzulások egyenletesen oszlanak el a kaszkádok között, akkor a reláció és a reláció
ahol egy olyan funkció, amely figyelembe veszi a csökkenést a növekvő kaszkádszámmal.
Ha az egyes szakaszait azonos típusú vannak szigetelve egymástól egyenáram, ami torzulást okoz az alacsonyabb frekvenciák, az alsó frekvencia határ egyik szakaszában van társítva az egész erősítő aránya
Az N-kaszkád erősítő teljes nyereségét figyelembe véve (1.1) és (1.2)
A bipoláris tranzisztoron egy közös emitteren alapuló differenciálkaszkád vagy kaszkád maximális nyereségterülete a következő képlet alapján becsülhető meg:
ahol a nagyfrekvenciás paramétert a tranzisztor útlevél paraméterei határozzák meg.
Ha és kapnak. majd az (1.4) kifejezés segítségével és az erősítő maximális területére fókuszálva. az erősítő szükséges számú fokozatának becslését az N kiválasztásával lehet megbecsülni, amely megfelel az állapotnak:
Az erősítési ráta másfélszeresét figyelembe veszi, különösen az erősítő bemeneti áramkörében a jelveszteséget. A K együtthatót K = 1 - a legegyszerűbb ellenállóképes kaszkádokhoz kell venni; K = 1,5 - az összes kaszkádban alkalmazott nagyfrekvenciás korrekció esetén. Ez utóbbi lehetővé teszi, hogy gyengítse a követelményeket a tranzisztor frekvenciajellemzőire és biztosítsa a szükséges nyereségtényezőt és az adott sávszélességet kisebb számú kaszkádban.
Pulzusos erősítők esetén a fő figyelmet a tranziens torzításokra, különösen az erősítő létrehozásához szükséges időre fordítják. Egy N azonos kaszkád erősítőjéhez kapcsolódik az egyes kaszkádok létrehozásához szükséges idő
Mivel az erősítő jellemzően egy vagy több azonos előtétet tartalmaz, valamint a kimeneti fokozatot és a bemeneti áramkört az ülepedési idővel. akkor a letelepedés teljes ideje.
Az alacsony frekvenciájú és impulzus jelek amplifikációját aperiódikus erősítők végzik. A kétlépcsős rezisztív erősítő jellemző sémáját a 3.2. Ábrán mutatjuk be.
3.2. Ábra - Aperiódos erősítő
Az erősítő szakasz elemei a következő funkciókat látják el:
- RB1. Rb2. Re biztosítja a kiválasztott pozíciót a működési pont (PT) és a hőmérséklet stabilizálás a tranzisztor;
- Rf. Csökkentse a kaszkádot az erősített frekvenciák tartományában és növelje az erősítő stabilitását;
- Cp osztja az erősítő kaszkádokat egyenárammal;
- Rc a tranzisztor kollektorterhelése;
- Se megszünteti a váltakozó áramú negatív visszacsatolást;
- gH vezetőképességét.
Gyenge jelek esetén, ha az Uout kimeneti feszültség sokkal kisebb, mint az Uke feszültség, feltételezzük, hogy a kaszkád lineáris üzemmódban működik. Ebben az esetben az erősítő kiszámítása az alábbiak szerint csökken.
A folytonos jelek végső erősítő kaszkádainak kezdeti adatai: K0 - amplifikációs faktor; fb és fn - felső és alsó határfrekvencia.
A számítás a következő sorrendben történik.
1. Válassza ki a bipoláris tranzisztor típusát, amely lehetővé teszi a szükséges nyereség és sávszélesség elérését az adott frekvencia torzításokhoz:
2. Megállapítottuk, hogy a terhelő kollektor vezetőképessége gH egy adott nyereséget és sávszélességet biztosít:
3. Számítsa ki az erősítő szakasz bemeneti vezetőképességét és kapacitását.
4. A Cp elválasztó kapacitást az MH adott torzulások alapján határoztuk meg az alsó határfrekvencián:
5. Végül megtaláljuk a Se kapacitását:
3.4 A tranzisztor "Y" paramétereinek kiszámítása
A rádiófrekvenciás tartományok erősítőinek fő aktív eszközei a bipoláris és térhatású tranzisztorok. Kiszámítása a jellemzői a mérsékelten magas frekvenciájú erősítőt úgy végezzük, hogy az Y-tranzisztorok esetében meghatározott paramétereknek a kiválasztott működési pont (RT) a konstans áram és kapcsoló áramkörök (OE, OF, UC, UR, OZ, OS).
A mérnöki gyakorlatban a bipoláris tranzisztor fizikai ekvivalens áramköre széles körben használatos, a 3.3. Ábrán látható, amely pontosan tükrözi tulajdonságait a legfeljebb 0,5 láb frekvenciatartományban. ahol fm az alapáram erősítés határértéke a közös emitter (OE) áramkörben.
3.3. Ábra - Egy bipoláris tranzisztor egyenértékű áramköre
Az egyenértékű áramkör elemeit és a bipoláris tranzisztor Y-paramétereit kiszámítjuk. A tipikus működési módra (meghatározott RT) általában a következő elektromos paramétereket kapják:
-Uke - állandó kollektor-emitter feszültség;
-Ik - egy kollektor állandó áram;
- - statikus bázisáramú erősítő tényező az OE áramkörben.
-| h21e | - az alapáram erősítés modulusa az f vagy | h21e | f frekvencián.
-CK - a kollektor csomópont kapacitása.
Az egyenértékű áramkör elemeit az alábbi összefüggésekkel határozzuk meg.
A G paraméter, amely a tranzisztorok tevékenységét jellemzi:
.
Az alap rb eloszlásának ellenállása:
.
Az emittercsatlakozás differenciál ellenállása:
Emitter csatlakozási kapacitás Se:
A kényelem érdekében a konduktancia aktív és reaktív komponenseit gyakran olyan képletekkel számolják ki, amelyek maximálisan felhasználják a tranzisztorok adatait.