Характеристики RC-цепей. Линейный усилитель

1.

Краткое содержание
1. Временные характеристики RC-цепей
2. Частотные характеристики RC-цепей
3. Связь параметров частотных и временных
характеристик
4. Линейный усилитель, основные параметры и
характеристики.

2.

Временная характеристика uвых (t) U m
1( t )
(ННУ, классический метод расчета)
расчет переходного процесса
Частотная характеристика АЧХ H ( ) расчет комплексным методом H U вых
U вх
на входе – синусоидальный источник неизменной амплитуды,
частота которого может меняться в широком диапазоне.
2

3.

1)
1) на входе
2)
uвх (t) U m
1(t )
0
3

4.

1)
2)
0, t 0
U m , 0 t tи
2) на входе uвх (t)
0, t t
tи
и
4

5.

0, t 0
U m , 0 t tи
2) на входе uвх (t)
0, t t
и
0
tи
5

6.

0, t 0
U m , 0 t tи
2) на входе uвх (t)
0, t t
и
U
tи
Если
C то
6

7.

1)
1) на входе
0
2)
uвх (t) U m
1(t )
7

8.

1)
2)
0, t 0
U m , 0 t tи
2) на входе uвх (t)
0, t t
tи
и
8

9.

0, t 0
U m , 0 t tи
2) на входе uвх (t)
0, t t
и
t1
t2
t и t3
t4
9

10.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
10

11.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
11

12.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
12

13.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
13

14.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
14

15.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
15

16.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
16

17.

0, t t1
uвх (t)
U m , t1 t t2
0, t t
2
17

18.

U
H вых
U вх
H ( ) ?
H (f ) ?
f 0
f
18

19.

U
H вых
U вх
H ( ) ? H (f ) ?
f 0
f
19

20.

tи

21.

22.

Построить качественно временные и частотные характеристики для схем с
заданными параметрами элементов. Найти связь параметров временных
и частотных характеристик.
1)
2)
3)
4)
U m 1 B
R1 60 кОм
C1 C 10 нФ
R2 15 кОм
R3 25 кОм
22

23.

При решении задач приняты следующие условия:
1) амплитуда входного сигнала Uвх<Uвх макс
2) eэкв Ku xxuRвх
Основная схема (частные случаи – схема для средних, низких и
высоких частот)
Основными параметрами усилителя являются:
• входное сопротивление усилителя Rвх ;
• входная емкость усилителя Cвх ;
• коэффициент усиления напряжения в режиме
холостого хода K u xx ;
• выходное сопротивление усилителя Rвых .
23

24.

Задача 1.
ЛУ с параметрами: Rвх = 2,5 кОм, Kuхх = 12, Rвых = 100 Ом подключен к
генератору с сопротивлением Rг = 500 Ом. Сопротивление нагрузки
Rн = 300 Ом. Определить:
1) Ku0;
2) как изменится Ku0, если этот ЛУ подключить к генератору с Rг2 = 1,5 кОм;
3) как изменится Ku, если изменится сопротивление нагрузки: Rн2 = 100 Ом
Решение: схема ЛУ на средних частотах
1)
Ku 0 Ku хх ξ вх ξ вых
24

25.

2) увеличили сопротивление генератора
3) уменьшили сопротивление нагрузки
Замечание: для генераторов с большим внутренним сопротивлением для
получения нужного коэффициента усиления важно использовать ЛУ с
большим входным сопротивлением Rвх Rг
При малом сопротивлении нагрузки желательно использовать усилитель с
небольшим выходным сопротивлением Rн Rвых
25

26.

Задача 2.
Известны следующие параметры ЛУ: Rвх = 4,5 кОм, Свх = 10 нФ, Rвых = 100 Ом.
Усилитель подключен к генератору с сопротивлением Rг = 500 Ом,
заданы сопротивление Rн = 300 Ом и емкость нагрузки Сн = 200 нФ.
Измерена нижняя граничная частота fн = 200 Гц.
Определить емкости разделительных конденсаторов Ср1, Ср2 при условии
равенства постоянных времени входной и выходной цепей.
Решение: в области низких частот f
f н в схеме замещения два
высокочастотных фильтра с постоянными времени
и
н1 Rг Rвх Ср1
н2 Rвых Rн Ср2 ; схема замещения имеет вид:
26

27.

По условию
, следовательно
Емкости разделительных конденсаторов:
Ответ:
27

28.

Задача 3.
Известны следующие параметры ЛУ: Rвх = 4,5 кОм, Свх = 10 нФ, Rвых = 100 Ом.
Усилитель подключен к генератору с сопротивлением Rг = 500 Ом,
заданы сопротивление Rн = 300 Ом и емкость нагрузки Сн = 200 нФ.
Определить: верхнюю граничную частоту fв.
Решение: в области высоких частот f
f в в схеме замещения два
низкочастотных фильтра с постоянными времени
в1 ( Rг || Rвх )Cвх и
в2 ( Rн || Rвых )Cн ; схема замещения имеет вид:
28

29.

1) постоянная времени входной цепи
2) постоянная времени выходной цепи
верхняя граничная частота
Ответ:
29