Описание принципиальной схемы многокаскадного усилителя

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине схемотехника аналоговых электронных устройств (САЭУ)

Проектирование усилителя-фотоприемника ВОСПИ

Содержанием курсового проекта является проектирование широкополосного RC-усилителя, источником сигнала которого является генератор тока. Подобные усилители находят широкое применение не только в оптической связи, но и в видеоаппаратуре, а также в блоках управления радио- и видеотехникой. Особенность проектирования заключается в том, что по ряду показателей – стабильности коэффициента усиления, динамическому диапазону входных сигналов и полосы пропускания – к усилителям предъявляются достаточно высокие требования.

1.Техническое задание варианта

Вариант 061

Параметры полевого транзистора

Табл. 1

Напряжение затвор-исток для всех транзисторов принимаем Uзи = -1В.

Входная ёмкостьC_зи=5пФ, проходная ёмкость С_зс=1.5 пФ.

Параметры биполярных транзисторов малой мощности типа n-p-n

Табл. 2

Величина напряжения источника питания Eо, величина действующего значения выходного напряжения U_2Н и полоса пропускания fн и fв .

Табл. 3

№	Источник питания Е0	Выходное напряжение   U2Н	Нижняя частота fн	.Верхняя частота fв
В	В	кГц	МГц
		2.2

Тип микросхемы AD1 операционного усилителя (ОУ)

Табл.4

Конденсаторы С1-С8 выбираются студентами равными 1…5 мкФ.

Ток источника сигнала I_m1=1мкА. Сопротивление внешней нагрузки R_2Н=3кОм.

Описание принципиальной схемы многокаскадного усилителя

Принципиальная схема усилителя представлена на рис. 1. Усилитель

состоит из предварительных каскадов и основного усилителя [1,2 ] .

Источником сигнала является ток фотодиода – V1. Даже когда свет падает на фотодиод V1, его внутреннее сопротивление при фототоке I_m1=1мкА остаётся большим. Вследствие этого источник сигнала является генератором тока. Элементы С₁,R₂ образуют развязывающий фильтр по цепям питания (Е₀).

Рис.1.

Принципиальная схема усилителя.

В качестве активного элемента первого каскада выбран полевой транзистор, так как он обладает меньшим уровнем собственных шумов. Входная цепь устройства образована входным сопротивлением каскада V2 и суммарной емкостью С, состоящей из проходной емкости Сд фотодиода V1, входной емкости Свх транзистора V2 и емкости монтажа См. Хотя входное сопротивление полевого транзистора V2 - rзи велико, входное сопротивление каскада определяется делителем напряжения на его затворе (параллельным соединением резисторов R3 и R4). Данная входная цепь и будет определять частоту верхнего среза f_ВХ . Биполярный транзистор V3, включенный по схеме общий коллектор (ОК) служит буферным каскадом с большим входным и малым выходным сопротивлениями. Транзистор V4 включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Его нагрузкой является делитель напряжения на резисторах R12 и R13, обеспечивающий потенциал средней точки однополярного напряжения питанияЕ₀ операционного усилителя AD1. По этой причине R12=R13. Чтобы коэффициент усиления каскада на V4 не снижался из-за шунтирования его нагрузки R10 резисторами R12 и R13 их следует выбирать равными 5 R10.

Для расширения полосы пропускания в области верхних частот в каскаде ОЭ может быть применена отрицательная обратная связь (ОС) и основанная на ней эмиттерная коррекция (R11,C5) [7]. В области нижних частот АЧХ определяется разделительными конденсаторами С2,С4,C6, С7,

С8 и блокировочными конденсаторами С3 и С5, устраняющими местную

обратную связь по сигналу.

Основное усиление сигнала по напряжению выполняет ОУ AD1. Операционный усилитель должен довести выходное напряжение на средней частоте до заданного (действующего значения) U₂ (табл.3). Сигнал подаётся на неинвертирующий вход. На этот же вход подаётся напряжение смещения с делителя R12, R13. Оно необходимо для получения симметричного питания ОУ в схеме с однополярным источником Е₀.