Вход

Многокаскадный усилитель

Реферат по физике
Дата добавления: 27 января 2007
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 90 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
ВВЕДЕНИЕ В большинстве сл учаев одиночные каскады не обеспечивают необходимое усиление и заданн ые параметры усилителей. Поэтому усилители, которые применяют в аппарат уре связи и измерительной технике, многокаскадные. При анализе и расчете многокаскадного усилителя необходимо определить общий коэффициент ус иления усилителя, искажения, вносимые им, распределять их по каскадам, оп ределить требование к источникам, решить вопросы введения обратных свя зей и т.д. 2. КОЭФФИЦИЕНТ УС ИЛЕНИЯ МНОГОКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ рис.1 Коэффициент усил ения усилителя можно определить, исходя из структурной схемы (рис.1): Кобщ = Uвых/Uвх = (Uвых/Un-1) … (U 3 /U 2 )(U 2 /Uвх)=KnKn-1…K 2 K 1 или Kобщ = K 1 K 2 …Kn e f( j 1+ j 2+…+ j n) где K 1 ,…, Kn – коэффициенты уси ления каскадов, j 1,…, j n – фазовые сдвиги, вносимые каждым усилительным кас кадом. Таким образом, для многокаскадного усилителя общий коэффициент усилен ия равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада. Суммарн ый фазовый сдвиг, вносимый усилителем, равен сумме фазовых сдвигов каждо го каскада. Сквозной коэффициент усиления Kобщ = k вх K общ где k вх =Zвх/(Zг + Zвх) – коэффициент передачи входной цепи. Е сли коэффициент усиления отдельных каскадов выразить в логарифмически х единицах, то общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя бу дет равен сумме коэффициентов K общ[дб] = K 1[дб] + … + K n[дб] В аппаратуре связи для компенсации потери мощности на отд ельных участках (затухания) необходимо, чтобы усилитель работал на согла сованную нагрузку, т.е. его входное сопротивление должно быть равно сопр отивлению источника (выходного сопротивления предыдущего тракта аппар атуры или линии), а выходное сопротивление должно равняться сопротивлен ию нагрузки. Для согласования усилителей по входу и выходу используют ус илители с обратной связью и согласующие трансформаторы. Отклонение от с огласования в рабочей полосе частот оценивается коэффициентом отражен ия При использовании согласующих трансформаторов пересчит анное сопротивление нагрузки в первичную обмотку R’ 1 =R н n 2 , где п — коэффициент трансфор матора, т. е. отношение витков первичной обмотки к вторичной (рис. 2, а ). На рис .2, а имеем : U 2 =U 1 /n; I 2 =I 1 n 2 , тогда R н =U 2 /I 2 = (U 1 /I 1 )n 2 или R’ 1 = U 1 /I 1 =R н n 2 =R г. Отсюда с учетом потерь в трансф орматоре коэффициент трансформации: где n t – КПД трансформатора. Применение входного и выходно го трансформаторов позволяет достаточно просто осуществить переход с симметричной схемы на несимметричную (рис.2, б). рис. 2 3. СУММИРОВАНИЕ ИСКАЖЕНИЙ В МНОГОКАСКАДНОМ УСИЛИТЕЛЕ Коэффициент част отных искажений Mобщ определяется как отношение модуля коэффициента усиления на средней частоте к мо дулю коэф фициента усиления на рассматриваемой частоте, т. е. Mобщ = K 0 общ/Kобщ( w ) = (К 01 /K 1 ( w ))(K 02 /K 2 ( w ))…(K 0n /Kn( w )). Следовательно, общий коэффициент частотных искажений мн огокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов частотных и скажений каждого каскада. M общ =М 1 М 2 …М n C учетом коэффициента передачи входной и выходной цепей М общ =М вх М 1 М 2 …M n M вых Соответственно отностиельный коэффициент усиления Y общ =Y 1 Y 2 …Y n Для коэффициента частотных искажений и относительного к оэффициента усиления усилителя в логарифмических единицах M общ[дб] =M 1[дб] +M 2[дб] +…+Mn [дб] Y общ[дб] =Y 1[дб] +Y 2[дб] +…+Yn [дб] Заданные частотные искажения между каскадами распредел яют таким образом, чтобы получить наименьшую стоимость и габаритные раз меры усилителя. Наибольшие частотные искажения дают трансфор м аторные усилительные каскады. Поэтому на нижней частоте в транс форматорном каскаде коэффициент искажений берут в 2 ...3 раза выше, чем в обы чном резисторном каскаде. Для уменьшения размеров пере ходных конденсаторов при низкой граничной частоте диапазона можно при менять низкочастотную коррекцию. На верхней граничной частоте диапазо на звуковых частот частотные искажения могут значительно проявляться только в трансформаторных каскадах, которые можно уменьшить соответст вующим выбором параметров трансформатора (уменьшением индуктивности р ассеяния и межвитковой емкости). В широкополосных усили телях для получения возможно большего усиления в каждый каскад следует вводить высокочаст о тную коррекцию. В усил и телях импульсных сигналов искаже ния общей переходной характеристики можно определить по искажениям пе реходны х характеристик отдельных каскадов. Общее врем я нарастания Выброс вершины Спад плоской вершины D и 0 общ = D и вх + D и 1 + …+ D иn Время установления импульса в усилителях из п каскадов, которые не имеют выброс ов, можно определить по формуле t уст общ » t уст n 0,6 . В отсутст вие выбросов во входной цепи и в каждом каскаде выброс многокаскадного у силителя будет отсутствовать. Для усилителей, имеющих каскады с сильно р азличающимися выбросами и временами установления, данные соотношения непригодны. В этом случае необходимо графическим способом построить ег о переходную характеристику в области малых времен. Равномерное распределение частотных искажений на высше й рабочей частоте или времени установления между отдельными каскадами широкополосного усилителя дает возможность получить наиболее стабиль ные параметры усилителя, но не является наиболее экономичным. Наибольши й экономический эффект можно получить при взаимной коррекции каскадов, т. е. когда искажения по каскадам распределяются неравно мерно. Недостаток взаимной коррекции каскадов в том, что при изменении п араметров усилительных элементов и компонентов, входящих в каскады, час тотные искажения на верхних частотах и время установления изменяются с ильнее, чем у усилителя с одинаковыми каскадами. 4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСК АЖЕНИЯ Коэффициент нелинейных искаж ений многокаскадного усилителя в основном определяется последним каск адом, так как амплитуда сигнала на входе оконечного каскада наибольшая. Прибли женно коэффициент нелинейных искажений многока скадного усилителя можно оценить суммированием отдель ных коэффициентов гармоник каскадов где k г2общ = k’ г2 + k’ ’ г2 +… - суммарный коэффициент нелинейных иска жений каскадов во второй гармонике; k г3о бщ =k’ г3 +k’ ’ г3 + … - суммарный коэффициент нелине йных искажений каскадов по третьей гармонике и т.д. 5. ШУМОВЫЕ СВОЙСТ ВА МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ В общем случае со бственные помехи или шумы усилителей определяются несколькими фактора ми, из которых основные: фон, наводки, шумы ' микрофонного эффекта и тепловые шумы. В многокаскадных усилителях происходит суммир ование шумов, причем наибольшее значение имеют шумы входной цепи и первы х каскадов, которые усиливаются последующими каскадами. В правильно ско нструированном усилителе путем рационального расположения и креплени я элементов, фильтрации цепей питания, экранирования входных цепей или в сего усилителя и т. д. фон, наводки и микрофонный эффект можно сделать скол ь угодно мальши. Поэтому собственные шумы усилителей в о сновном определяются тепловыми шумами. Как было показано в гл. 12, собствен ные шумы усилителя оцениваются с помощью коэффициента шума Кш, равного отношению мощности шум а на выходе усилителя к мощности теплового шума, создаваемого на выходе источником сигнала, K ш = Рш о бщ вых /Р ш ист вых = Р ш общ вых /kТП ш K р , где Кр — коэффициент усиления у с илител я по мощности. Коэффициент шума многокаскадного усилителя определяетс я как К ш общ = К ш вх + (К ш1 -1)/К р вх + (К ш2 -1)/К р вх Кр 1 + … , где К р вх и K p 1 — коэффи ц иенты передачи и усиления по мощнос ти входного устройства и первого каскада усилителя соответственно. Коэ ффициент шума входной цепи К швх учитывают для малошумящих усилителей, если в каче стве входной цепи применен трансформатор или фидер. В этом случае К швх =1/ К рвх . Для уменьшения мощности шума на выходе усилителя желател ьно иметь максимальный коэффициент усиления по мощности, что можно дост ичь путем согласования входной и выходной цепей усилителя. Такое соглас ование в некоторых типах усилителей, особенно в усилителях проводной с вязи, достигается с помощью входных и выходных трансфо рматоров. Снижение шума на выходе усилителя достигается также применен ием малошумящих усилительных элементов на входе и спец иальными мерами, позволяющими повысить отношение между полезным сигна лом и шумом, т.е. применением противошумовой коррекции. 6. ВЫВОДЫ Коэффициент усил ения и коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя раве н произведению коэффициентов усиления и коэффициентов частотных искаж ений каждого каскада. Нелинейные искажения многокаскадного усилителя в основ ном определяются нелинейностью усилительного элемента оконечного кас када. Коэффициент шума многокаскадного усилителя в основном о пределяется шумами входной цепи и первого каскада. Для уменьшения шума н а выходе усилителя необходимо иметь максимальный коэффициент усиления по мощности, т.е. усилитель должен быть согласован по входу и выходу.
© Рефератбанк, 2002 - 2017