Rc-усилитель. Преимущества и недостатки
RC-усилитель – это усилитель, в котором связь между каскадами осуществляется сопротивление-емкостным соединением.
Принципиальная схема двухступенчатого RC-усилителя изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Принципиальная схема двухступенчатого RC-усилителя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Когда входной сигнал подается на базу первого транзистора, он усиливается и появляется на нагрузке коллектора RL, после чего проходит через конденсатор связи Сс на следующую ступень, являющуюся входом для следующего сигнала каскада, усиленный вход которого появляется на нагрузке коллектора, то есть сигнал усиливается поэтапно. Важной особенностью является то, что общий выигрыш заметно меньше, чем произведение выигрышей отдельных этапов. Происходит это потому что вторая ступень выполняется после первой, эффективное сопротивление нагрузки первой ступени становится меньше из-за шунтирования входного сопротивления второй ступени, и получается, что коэффициент усиления последней ступени остается неизменным.
Основным преимуществом Rc- усилителей является отсутствие дрейфа нуля - конденсаторы не пропускают постоянной составляющей. Недостаток их заключается в ограниченности частотного диапазона, что постепенно способствует сокращению их области применения.
Этапы проектирования Rc- усилителя. Анализ технического задания
К основным этапам проектирования RC-усилителя можно отнести:
- Анализ технического задания.
- Расчет параметров усилителя.
- Анализ спроектированного усилителя.
Техническое задание составляется на основе исходного документа, которым является заявка на разработку. В состав заявки на разработку входят информация о предполагаемом изготовителе, назначение изделия, потребность в готовом продукта сроки разработки, стоимость разработки, требования к конструкции усилителя, условия эксплуатации, технико-экономические обоснования.
Анализ технического задания осуществляется с целью определения конструкции усилителя, а также решения вопросов о функциональных параметрах усилителя, области его применения усилителя, условиях его эксплуатации, организационно-производственных факторах (размер партии, серийность), технико-экономических характеристиках (стоимость, степень унификации и стандартизации, срок морального износа). В процессе анализа технического задания для каждого его требования необходимо найти соответствующее техническое решение. Принятые в процессе анализа технического задания решения определяют основные направления проектирования усилителя.
Расчет параметров усилителя
В процессе расчета параметров RC-усилителя рассчитываются расчетный коэффициент усиления, определяется число каскадов, рассчитываются коэффициент усиления каждого каскада, коэффициент частотных искажений на нижних частотах, коэффициент частотных искажений на верхних частотах, проигрыши и выигрыши в площадях, необходимое значение верхней частоты каскада, площадь усиления (необходимая для нормального функционирования усилителя).
Частотные искажения – это искажения, вызванные неидеальностью амплитудно-частотной характеристики.
Одной из самых важных составляющей расчета параметров усилителя является расчет его каскадов. Основная задача данного расчета заключается в определении номинальных значений пассивных составляющих каскада (и конденсаторов), построение линий нагрузок, определение коэффициентов усиления по напряжению, мощности и электрическому току, а также определение выходного и входного сопротивлений каскада.
Порядок расчета выглядит следующим образом:
- Выбор транзистора. Выбор данного элемента осуществляется на основе того, что его максимальная мощность должна быть больше, чем произведение тока и напряжения покоя (Pтр > Uo • Io).
- Расчет сопротивлений резисторов.
- Определяют коэффициент нестабильности каскада. Значение коэффициента нестабильности должно находиться в пределах определенного диапазона, который зависит от условий эксплуатации, технических требований и прочих факторов. Если полученное значение не соответствует значениям диапазона, то необходимо изменить параметры цепи.
- Определение усилительных параметров каскада. К данным параметрам относятся входное сопротивление, сопротивление нагрузки, коэффициент усиления по напряжению, коэффициент усиления каскада по мощности.
- Расчет емкостей конденсаторов.
- Построение линий нагрузки каскада по постоянному току.
- Построение линий нагрузки каскада по переменному току.
Анализ спроектированного RC-усилителя подразумевает принятие решений о необходимости использования охлаждения (при превышении допустимой мощности), что может быть решено благодаря размещению в корпусе радиатора. Также осуществляется проверка согласованности усилителя с сопротивлением источника сигнала и проверка нелинейных искажений для каждого каскада.
