Что такое каскадный усилитель. Как работают каскадные усилители. Какие преимущества дает каскадное соединение усилителей. Для чего используются каскадные усилители. Как рассчитать коэффициент усиления каскадного усилителя.
Что представляет собой каскадный усилитель
Каскадный усилитель — это многокаскадное устройство, состоящее из нескольких последовательно соединенных усилительных каскадов. В таком усилителе выходной сигнал одного каскада подается на вход следующего, образуя цепочку усилительных ступеней.
Основные характеристики каскадного усилителя:
- Состоит из двух и более усилительных каскадов
- Каскады соединены последовательно
- Выход одного каскада соединен со входом следующего
- Общее усиление равно произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов
- Позволяет получить большее усиление, чем в однокаскадном усилителе
Принцип работы каскадного усилителя
Принцип работы каскадного усилителя основан на последовательном усилении сигнала в нескольких каскадах. Рассмотрим его на примере двухкаскадного усилителя:
- Входной сигнал подается на вход первого каскада
- Первый каскад усиливает сигнал в K1 раз
- Усиленный сигнал с выхода первого каскада поступает на вход второго
- Второй каскад усиливает сигнал еще в K2 раз
- С выхода второго каскада снимается окончательно усиленный сигнал
Таким образом, входной сигнал последовательно усиливается в каждом каскаде. Общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:
K = K1 * K2 * … * Kn
Где K — общий коэффициент усиления, K1, K2, …, Kn — коэффициенты усиления отдельных каскадов.
Виды каскадных усилителей
Существует несколько основных видов каскадных усилителей в зависимости от способа связи между каскадами:
1. RC-связанные усилители
В RC-связанных усилителях связь между каскадами осуществляется с помощью резистивно-емкостных цепей. Это наиболее простой и дешевый вариант построения каскадного усилителя.
2. Трансформаторно-связанные усилители
В этом типе усилителей для связи между каскадами используются трансформаторы. Они обеспечивают лучшее согласование импедансов между каскадами.
3. Непосредственно-связанные усилители
В непосредственно-связанных усилителях выход одного каскада напрямую соединяется со входом следующего. Такая схема позволяет усиливать сигналы вплоть до постоянного тока.
Преимущества каскадных усилителей
Использование каскадных усилителей дает ряд важных преимуществ:
- Достижение большого общего коэффициента усиления
- Расширение полосы пропускания усилителя
- Улучшение частотных характеристик
- Снижение нелинейных искажений
- Повышение стабильности работы
- Возможность оптимизации параметров каждого каскада
Расчет коэффициента усиления каскадного усилителя
K = K1 * K2 * … * Kn
Где:
- K — общий коэффициент усиления
- K1, K2, …, Kn — коэффициенты усиления отдельных каскадов
При использовании логарифмических единиц (дБ) коэффициент усиления рассчитывается как сумма:
K(дБ) = K1(дБ) + K2(дБ) + … + Kn(дБ)
Необходимо учитывать, что из-за влияния нагрузки между каскадами реальный коэффициент усиления может отличаться от расчетного.
Области применения каскадных усилителей
Каскадные усилители широко применяются в различных областях электроники и радиотехники:
- Радиоприемники и радиопередатчики
- Телевизионная техника
- Системы связи
- Измерительная аппаратура
- Звуковая техника
- Промышленная электроника
- Системы автоматического управления
Каскадное соединение позволяет получить необходимые характеристики усиления в тех случаях, когда это невозможно реализовать с помощью однокаскадного усилителя.
Проектирование каскадных усилителей
При проектировании каскадных усилителей необходимо учитывать следующие аспекты:
- Выбор оптимального числа каскадов
- Расчет коэффициентов усиления отдельных каскадов
- Выбор способа связи между каскадами
- Согласование импедансов между каскадами
- Обеспечение стабильности работы
- Минимизация шумов и искажений
- Оптимизация частотных характеристик
Правильное проектирование позволяет получить каскадный усилитель с требуемыми характеристиками.
Каскад в электронике это
Всего на сайте: тыс. В схеме с эмиттерной связью два плеча: ведущее — на транзисторе VT 1 и ведомое — VT 2. База VT 2 имеет по сигналу потенциал общего провода, поскольку соединена с ним через блокировочный конденсатор большой емкости С б. Таким образом, схема дает два, противоположных по фазе относительно общего провода, сигнала.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Большой Каскад в Ереване. Каскад город
- Вы точно человек?
- Как работает усилительный каскад на транзисторе, начинающим
- Значение слова «каскад»
- Каскад с общей базой, каскод
- Усилительные каскады.
- шпаргалки на телефон
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Лекция all-audio.proсторный каскад с отрицательной обратной связью по току
Большой Каскад в Ереване. Каскад город
На рис. Прежде всего отметим, что единственное принципиальное отличие данной схемы от схемы усилительного каскада с ОЭ рис. Мы, конечно, могли бы сказать, что кроме этого в схеме с ОК входной сигнал подается не на эмиттерный, а на коллекторный переход точнее, между базой транзистора и минусом источника питания, являющимся на рис.
Однако, если глубоко вникнуть в данный вопрос, оказывается, что речь здесь идет только лишь о формальном выборе точки отсчета. При этом изменятся лишь некоторые математические соотношения, отражающие работу усилителя, но не физические процессы в нем.
Указанные обстоятельства показывают, что на практике разница между усилительными каскадами с ОЭ и с ОК очень невелика. Иногда даже бывает трудно идентифицировать тип того или иного усилителя. Тем не менее не стоит забывать, что мелкие, на первый взгляд, отличия могут стать определяющими в формировании общих характеристик каскада.
Теперь так же, как и для остальных видов усилительных каскадов, займемся детальным анализом усилителя с ОК рис. Его полная эквивалентная схема для переменных токов и напряжений представлена на рис.
Эквивалентная схема усилительного каскада с ОК рис. При построении эквивалентной схемы в данном случае мы руководствовались теми же принципами, что были описаны в разделе 5.
Внимательный читатель заметит, что в схеме на рис. Запишем уравнение Кирхгофа для входной цепи транзистора Б—Корпус :. Более глубокий анализ показывает, что входное сопротивление в любом случае не превышает величины:. Сравнивая выражение 5. Сразу видно, что полученный в формуле 5. Оно сильно зависит от постоянного тока эмиттера. Столь низкое выходное сопротивление каскада с ОК позволяет подключать к нему низкоомные нагрузки, обеспечивая при этом хороший КПД напомним, что большой КПД достигается при значительном превышении сопротивления нагрузки над выходным сопротивлением источника сигнала.
Подобно схеме с ОЭ, входной ток в схеме с ОК также содержит две составляющие:. Для напряжения выходного сигнала в схеме на рис. И для него с учетом полученных выше соотношений можно записать:. Из полученной формулы видно, что каскад с ОК не обеспечивает усиления по напряжению даже наоборот — имеется некоторое незначительное затухание сигнала. Может показаться, что такой каскад совершенно бесполезен или, по крайней мере, неприменим в усилительных схемах , но это не так.
Не обладая усилением по напряжению, схема с ОК имеет высокий коэффициент усиления по току, что позволяет использовать ее для усиления мощности. Коэффициент усиления по мощности, как мы сейчас покажем, здесь достаточно высок.
Перемножение соотношений 5. Первый же взгляд на полученные нами соотношения 5. Естественно, возникает вопрос: а зачем тогда вообще нужно данное сопротивление? Может быть, оно оказывает какое-то положительное воздействие на стабильность исходной рабочей точки по постоянному току? Итак, мы приходим к выводу, что в схеме на рис. Оказывается, что подавляющее большинство усилителей с ОК, используемых в реальной схемотехнике, — это и есть эмиттерные повторители данный факт продиктован оптимальностью их характеристик по сравнению с другими видами каскадов с ОК, как было показано выше.
В связи с этим в литературе довольно часто вообще не различают «эмиттерный повторитель» и, строго говоря, более общий термин «усилительный каскад с ОК». Однако мы копнем несколько глубже и покажем пару случаев, когда усилитель все-таки может строиться по более общей схеме с ОК и не подпадать под данное нами определение эмиттерного повторителя. Самое первое, что приходит в голову, это вопрос: а может ли нам понадобиться снимать какой-либо вспомогательный сигнал с коллектора транзистора так же, как мы это делаем в схемах с ОЭ?
Ответ очевиден — конечно, да. Это могут быть как сигналы, передаваемые в последующие каскады схемы, так и используемые цепями обратной связи внутри- или междукаскадными. Снимая сигнал с коллектора, мы уже не можем устанавливать нулевое значение сопротивления в цепи коллектора иначе никакого полезного сигнала на коллекторе не будет , то есть усилитель неизбежно перестает быть эмиттерным повторителем. Строго говоря, усилительный каскад, в котором в качестве выходных выступают сигналы, снимаемые и с коллектора, и с эмиттера транзистора, вообще нельзя однозначно идентифицировать как каскад с ОК или с ОЭ — для его анализа потребуются соотношения, выведенные нами для обоих видов усилительных каскадов.
На самом деле на практике такие «двойственные» схемы встречаются довольно часто. Это обусловлено тем, что очень удобно иметь в своем распоряжении два противофазных источника сигнала с эмиттера и коллектора транзистора , выбирая и комбинируя их для оптимального построения последующих схем усиления, коррекции или любой другой обработки.
В схеме на рис. Однако на практике возможны и другие решения. Впрочем, такие схемы встречаются достаточно редко, и подробный анализ мы здесь проводить не будем. Отметим лишь еще раз, что все многообразие усилительных каскадов с ОК не ограничивается только эмиттерным повторителем, как это можно понять из некоторых книг. Подведя итог, представим краткое изложение основных свойств каскада с ОК. Не обладая усилением по напряжению, каскад с ОК обеспечивает значительное усиление по току, следствием этого является значительное усиление по мощности.
Каскад с ОК имеет достаточно высокое входное сопротивление, аналогичное входному сопротивлению каскада с ОЭ. При этом его выходное сопротивление очень мало, то есть он особенно удобен для согласования высокоомных источников сигнала с низкоомной нагрузкой. На практике мы можем значительно повысить входное сопротивление обычно гораздо больше, чем в каскаде с ОЭ , используя принцип следящей связи, описанный при рассмотрении усилителей с ОЭ.
Малое выходное сопротивление делает каскад с ОК идеальным при согласовании с емкостной нагрузкой. Частотные свойства каскада с ОК как и каскадов с ОЭ и ОБ полностью определяются частотными свойствами применяемого транзистора, однако на практике из-за обычно имеющей место глубокой ООС каскад с ОК является более высокочастотным, чем каскад с ОЭ.
Перепечатка возможна только по согласованию с владельцем авторских прав. Программирование Схемотехника Умный дом О проекте. Конструирование схем Обозначения и соглашения Физика полупроводников Полупроводниковые приборы Цепи преобразования напряжений Цепи смещения транзисторных каскадов Усилительные каскады и устройства Виды усилителей Классы усиления Параметры усилителей Обратные связи в усилителях Схемотехника усилителей УНЧ УВЧ Интегральные усилители Схема с ОЭ Схема с ОБ Схема с ОК Ускорение включения транзисторных каскадов Усилители на диодах Стабилизаторы и источники опорного напряжения Схемы обработки аналоговых сигналов Цифро-импульсные узлы и коммутаторы Детекторы Смесители Генераторы и преобразователи Проектирование и расчет транзисторных схем Примеры схем и проектов Справочник.
Схемотехника усилителей: Типовой усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с ОК и его анализ. Схемотехника — Схемотехника и конструирование схем.
Вы точно человек?
Что такое транзисторный усилительный каскад и как он работает, примеры схем усилительных каскадов на транзисторе. В любой аналоговой электронной технике применяются усилительные каскады на транзисторах, как самостоятельные, так и в составе микросхем. Вдаваться в подробности строения кристалла мы здесь не будем. Лучше разберемся что это нам дает. Так вот, питание биполярного транзистора P-N-P подается плюсом на его эмиттер, а минусом на его коллектор. И некоторое отрицательное, относительно эмиттера, напряжение смещения подается на его базу. А вот питание биполярного транзистора N-P-N, совсем наоборот, — подается минусом на его эмиттер, а плюсом на его коллектор, и некоторое положительные, относительно эмиттера, напряжение смещение на его базу.
Дифференциальный каскад. В электронной технике часто требуются усилители сигналов, скорость изменения которых очень низка, например с.
Как работает усилительный каскад на транзисторе, начинающим
Wikimedia Foundation. Caskade, пол. Искусственный или природный водопад, низвергающийся уступами. БАС 1. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А. We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this. Толкование Перевод.
Значение слова «каскад»
При этом максимальная мощность, передаваемая В нагрузку,. На уровне столь малых мощностей энергетические показатели усилителей например, КПД не играют большой роли, и при проектировании в центре внимания находятся только проблемы передачи информации: усиление сигнала по напряжению, стабильность коэффициента усиления, отсутствие искажений формы сигнала, полная передача полезной части спектра и т. Поиному обстоит дело при создании усилителей, на выходе которых имеется нагрузка, потребляющая от усилителя заметную мощность маломощные двигатели, различные исполнительные механизмы и др. В этом случае при проектировании выходного каскада усилителя энергетические вопросы являются первостепенными.
На рис. Прежде всего отметим, что единственное принципиальное отличие данной схемы от схемы усилительного каскада с ОЭ рис.
Каскад с общей базой, каскод
Каскад усиления. Часть электронного устройства, выполняющая определенную функцию по усилению или преобразованию сигнала. Буферный Каскад, каскад радиопередающего или радиоприемного устройства, применяемый для уменьшения или устранения влияния следующего за ним каскада на работу предыдущего каскада. Входной Каскад, первый Каскад усилителя или радиоприемника, на вход которого подается сигнал от источника сигналов. Выходной оконечный каскад, с выхода которого сигнал поступает в нагрузку.
Усилительные каскады.
Естественный или искусственный водопад, низвергающийся уступами, или система водопадов. Дождевая вода сбегала по склону горы многочисленными струями. Они соединялись в ручьи и шумными каскадами стремились книзу. Арсеньев, Сквозь тайгу. Стремительный, неудержимый поток, обилие чего-л. Каскад ударов. Майков, Алкивиад. Слышались каскады сыплющихся звуков, очень напоминающих звуки медных тарелок.
Что такое транзисторный усилительный каскад и как он работает, примеры Это интересно тем, что изменение сопротивления эмиттер-база под.
шпаргалки на телефон
Этому требованию наиболее полно удовлетворяют схемы эмиттерных повторителей. Рисунок 2. Смещение и токи покоя обеспечиваются диодами VD1 и VD2.
При решении многих инженерных задач возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат усилители, то есть устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока и мощности. В усилителях обычно используют биполярные и полевые транзисторы и интегральные микросхемы. Усиление основано на преобразовании электрической энергии источника постоянной э. E в энергию выходного сигнала за счет изменения сопротивления УЭ по закону, задаваемому входным сигналом. Коэффициент усиления по напряжению.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии.
Конструктивное устройство диода. Вольтамперная характеристика ВАХ диода. Однополупериодный выпрямитель без фильтра. Объясните его работу, используя ВАХ диода и законы Кирхгофа. По каким параметрам выбирают диод для однополупериодного выпрямителя? Как выбрать диод для двухполупериодного выпрямителя?
Раздел очень прост в использовании. В предложенное поле достаточно ввести нужное слово, и мы вам выдадим список его значений. Хочется отметить, что наш сайт предоставляет данные из разных источников — энциклопедического, толкового, словообразовательного словарей. Также здесь можно познакомиться с примерами употребления введенного вами слова.
Каскад | это… Что такое Каскад?
ТолкованиеПеревод
- Каскад
Каска́д (фр. cascade — водопад, от итал. cascata — падение):
Содержание
- 1 Места
- 1.1 Канада
- 1.2 Россия
- 1.3 Сейшелы
- 2 Технология
- 3 Организации
- 4 Музыка
- 5 Прочее
- Каскад — имитация падения как цирковой, акробатический или кинематографический трюк.
- Каскад — небольшой водопад либо водопад, который можно представить как серию небольших водопадов — уступов.
- Каскад — несколько гидроэлектростанций, расположенных одна после другой на одной реке.
- Каскад — архитектурный комплекс, составной частью которого является небольшой искусственный водопад или система таких водопадов.
- Каскад — ступенчатое расположение графических окон на дисплее.
- Каскад (электроника) — в электронике и радиотехнике составная часть усилителей.
Места
Канада
- Гора Каскад (Алберта) — гора, расположенная в долине реки Боу (Bow) национального парка Банф
- Каскад (британская Колумбия), также известный как каскадный спуск — город-призрак
Россия
- Каскад — старый жилой комплекс в центре Москвы.
Сейшелы
- Каскад — округ административно-территориального деления Республики Сейшельские Острова.
Технология
- Биохимический каскад, последовательная серия химических реакций
- Комплементный каскад или система комплемента, биохимический каскад в иммунной системе
- MAPK каскад, процесс действия раковых генов
- Каскад реакций, последовательная серия химических реакций внутри молекулы
- Электронный каскад или электронная лавина, процесс в физике
- Каскад событий, проблема в управляемом событиями компьютерном программировании
- Информационный каскад, экономическая теория
- Каскад аварий, авария в системе из связанных частей
- Каскад (химическая инженерия), серия химических процессов
- Дробный каскадинг, техническая структуризация данных для ускорения двоичных поисков
Организации
- «Каскад» — отряд специального назначения КГБ СССР
- Open CASCADE, программная разработка компании с штаб-квартирой во Франции
- КАСКАД, исследовательский проект, основанный Евросоюзом, занимающийся изучением риска пищи для здоровья
- КАСКАД — ансамбль ледового танца (Москва)
Музыка
- Каскад (группа), музыкальная группа в Ярославле
- Cascade, ныне Cascada, немецкая евродэнс-группа
- Kaskade, американский диджей и музыкальный продюсер
Прочее
- USS Cascade (AD-16), плавучая база эсминцев в составе ВМС США
- Каскад (жонглирование) — одна из техник жонглирования
- Каскад Кембла, группа звёзд
- Каскад прыжков — комбинация прыжков в фигурном катании
- Каскад — вид прически или стрижки
- Каскад тонов — явление в фонетике
- 1 Места
Wikimedia Foundation. 2010.
Игры ⚽ Поможем написать реферат
Синонимы:
большое количество, великое множество, водопад, водоскат, град, изобилие, лавина, масса, мириады, множество, море, несметное количество, обилие, огромное количество, поток, радиокаскад, смена, танец, трюк, энергокаскад
- Карпово
- Каспля
Полезное
Как коэффициент усиления каскадного усилителя важен для функциональности в различных приложениях
Ключевые выводы
● Узнайте об использовании каскадных усилителей.
● Получите более полное представление о том, когда необходим каскадный усилитель.
● Узнайте больше о расчете усиления каскадного усилителя.
Одиночный усилитель, образующий секцию каскадной схемы усилителя.
В период расцвета автозвука многие считали увеличение размера сабвуферов очередным прорывом в области звукового выхода (SPL). Но, как и почти все в области электроники, прогресс замедлен из-за существующих дополнительных ограничений.
Увеличение размера драйвера потребовало увеличения мощности усилителя. Однако технология усилителя в то время не соответствовала темпам развития и последующего увеличения размеров сабвуфера. Это познакомило мир автомобильных аудиосистем с последовательным (каскадным) подключением, чтобы удовлетворить потребность в увеличении выходной мощности усилителя.
Что такое каскадный усилитель?
Гирляндные (каскадные) усилители в автомобильной аудиотехнике больше не нужны из-за прогресса в технологии усилителей, т. е. повышенного отношения сигнал/шум, эффективности, стабильности до ½ Ом и выходной мощности. В других областях электроники каскадирование по-прежнему является обязательным требованием.
Как вы, возможно, знаете, каскадный усилитель представляет собой двухпортовую сеть, состоящую из серии усилителей, в которой каждый усилитель подключает (посылает) свой выход ко входу следующего усилителя в цепочке. Это усложняет расчет усиления для этих каскадных каскадов из-за нагрузки между каскадами или.
Требуемая производительность многих приложений не может быть достигнута с помощью однокаскадного усилителя, поэтому требуется многокаскадное усиление. Эти каскадные усилители обеспечивают повышенный коэффициент усиления по сравнению с коэффициентом усиления, возможным для отдельных усилителей. В целом, общий коэффициент усиления каскадного усилителя является результатом коэффициентов усиления отдельных каскадов без учета возможных эффектов нагрузки.
Назначение каскадных усилителей
Общая причина каскадных усилителей заключается в необходимости увеличения выходной мощности усилителя для удовлетворения конкретных требований, например, для увеличения уровня сигнала в телевизионном или радиоприемнике.
Использование каскадного или многокаскадного усилителя может обеспечить более высокое усиление по току или по напряжению. Как правило, мы используем каскадные каскады усилителей для увеличения общего коэффициента усиления усилителя, но в других случаях это необходимо для достижения необходимого входного или выходного импеданса.
Ниже приведен упрощенный вид каскадного усилителя с двумя последовательными каскадами.
Здесь у нас есть упрощенная схема того же двухкаскадного каскадного усилителя на уровне схемы.
Коэффициент усиления каскадного усилителя
Мы кратко упомянули, что расчет общего коэффициента усиления каскадного усилителя более сложен из-за нагрузки между каскадами усилителя. Имейте в виду, что это все еще усилители, и, следовательно, отдельные коэффициенты усиления на выходе будут подпадать под действие характеристик усиления усилителя.
Усиление усилителя коррелирует с соотношением между показателем входного сигнала и отношением его выходного сигнала. Существует три типа коэффициента усиления усилителя, которые мы можем измерить: коэффициент усиления по току ( A i = I из / I из ), коэффициент усиления по мощности ( A p = A v * A i ) и коэффициент усиления по напряжению ( A v = V out /V in ). Это зависит от величины, которую мы измеряем, но в любом случае A (усиление) представляет собой усиление.
A V = V Выход /V Вход
или
A V = (40 вольт RMS) /(10 вольт RMS)
OR
99999999999. VMS)
OR
9999999999. VMS) = 4
Имея это в виду, коэффициент усиления каскадного усилителя является произведением коэффициентов усиления его отдельных каскадов, не считая возможных эффектов нагрузки. Однако усиление каждого каскада или усилителя в отдельности зависит от его конфигурации, то есть от его компонентов. Формула для коэффициента усиления каскадного усилителя выглядит следующим образом:
A (усиление) = A1 * A2 * A3
Когда для усиления каждого каскада используется выражение в децибелах (дБ), сумма коэффициентов усиления отдельных усилителей равна его общему усилению:
A (усиление в дБ) = A1 + A2 + A3
Преимущества и преимущества каскадных усилителей
Когда мы каскадируем усилитель, необходимо использовать соединительную сеть между усилителями. Мы называем этот тип связи межступенчатой связью. Каскадные усилители бывают трех типов: прямая связь, трансформаторная связь и резистивно-емкостная связь.
- RC-соединение
: обеспечивает наименьшую стоимость реализации и приемлемую частотную характеристику.
Трансформаторная связь: обеспечивает повышенное общее усиление и импеданс согласования уровней. Функционально он распространяет свой сигнал по первичной обмотке трансформатора и работает как нагрузка. Однако этот метод может быть дорогостоящим при использовании трансформатора с широкой частотной характеристикой.
Прямая связь: связь выхода одного каскада усилителя со входом следующего каскада. Это позволяет сигналам с нулевой частотой (постоянный ток) проходить от входа к выходу. Это идеально подходит для приложений, требующих нулевого или низкочастотного усиления.
У каскадных усилителей есть два основных преимущества: увеличение коэффициента усиления и входного сигнала, а также гибкость выходного импеданса. Потребность в коэффициентах усиления, обеспечиваемых каскадными усилителями, имеет первостепенное значение для функциональности различных приложений.
Схема усилителя.
Независимо от того, разрабатываете ли вы специальный многокаскадный усилитель для специализированной сигнальной цепи или вам необходимо смоделировать коэффициент усиления и КПД каскадного усилителя, вам потребуется правильный набор программного обеспечения для компоновки печатной платы и проектирования. Allegro PCB Designer и полный набор инструментов проектирования Cadence помогут вам создать каскадный усилитель на основе проверенных моделей компонентов, а затем проанализировать все аспекты его функциональности. У вас также будет доступ к набору инструментов для проектирования MCAD и подготовки к производству.
Если вы хотите узнать больше о том, какое решение может предложить Cadence, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Чтобы посмотреть видео по связанным темам или узнать, что нового в наборе инструментов Cadence для проектирования и анализа, подпишитесь на наш канал YouTube.
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Подпишитесь на Linkedin Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions
УЗНАТЬ БОЛЬШЕПодробная теория, анализ, схемы и приложения
Одним из наиболее важных устройств в истории электроники является усилитель. Это устройство, которое действует в ответ на минимальное количество тока, напряжения или мощности и генерирует больший выходной сигнал. Этот сценарий называется усилением, и его можно реализовать с помощью различных устройств, таких как генераторы, электронные лампы, трансформаторы. Но они также используют твердотельные микросхемы вместо усилителей. В большинстве ситуаций мощность, обеспечиваемая одним усилителем, недостаточна, и в этих сценариях используется каскадный усилитель. Итак, в этой статье четко объясняется концепция каскадного усилителя, его теория, подробный анализ устройства и его приложений.
Каскадный усилитель также называется многокаскадным усилителем. Это двухпортовая сеть, построенная через цепочку усилителей. Здесь выходные данные одного этапа подаются в качестве входных данных для следующего этапа в формате цепочки. Из-за цели загрузки между двумя каскадами расчет усиления несколько сложен, и он имеет несовершенную связь.
Теория каскадного усилителя
Каскадное усиление наиболее предпочтительно в ситуациях дальней связи, электронного управления, радаров, телевидения и многих вычислительных приборов. Для каскадирования усилителей существует несколько типов схем, основанных на поведении сигнала в процедуре усиления. По сравнению с ламповым усилением твердотельная микроэлектроника имеет больше преимуществ для прямого подключения нескольких усилителей. Для каскадного усиления применяются даже трансформаторы, но они имеют тяжелую конструкцию и к тому же дороги.
В соответствии с входным сигналом электронный усилитель выдает усиленный выходной сигнал, и это называется линейным усилением. Когда происходит какое-либо изменение формы сигнала в процессе усиления, происходит искажение амплитуды. Или же, когда все частотные диапазоны не одинаково усиливаются усилителем, это называется частотным искажением.
В зависимости от типа соединения фаз усилителя существуют различные виды каскадных усилителей:
- RC-каскадный усилитель (резистор-конденсатор)
- LC-каскадный усилитель (индуктор — емкость)
- RL каскадный усилитель (резистор – индуктор)
- Каскадный трансформатор
- Прямой каскад
- Оптический каскад
Трансформаторные каскадные усилители, вероятно, называются настроенными усилителями. Ступенчатая настройка — это один каскадный усилитель, в котором каждая отдельная фазовая частота настраивается в определенном диапазоне, чтобы увеличить коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя.
Коэффициент усиления
Поскольку в каскадном усилителе имеется несколько каскадов, коэффициент усиления всего усилителя определяется путем умножения коэффициента усиления каждого отдельного каскада.
Коэффициент усиления = G 1 * G 2 * G3 * ……..*Gn
Где G 1 , G 2, G3 и Gn — коэффициенты усиления отдельных усилителей. Когда коэффициент усиления каскадного усилителя рассчитывается в децибелах, общий коэффициент усиления определяется как
Коэффициент усиления (дБ) = G 1 + G 2 + G3 + ……+Gn
Анализ каскадного усилителя
При проектировании сложных систем в конструкции каскада используются три основные конфигурации. Благодаря каскадному подключению усилителей схемы обеспечивают повышенную производительность и большую эффективность. Базовый анализ каскадного усилителя можно узнать из приведенного ниже.
В двухфазном каскадном усилителе необходимо учитывать условия, при которых неидеальные усилители расположены последовательно. Из приведенного ниже рисунка известно, что как входное, так и выходное сопротивления вступают в действие за счет минимизации усиления схемы. Когда значения входного и выходного сопротивления равны 0 и бесконечности, а усилители имеют коэффициенты усиления A1 и A2, общий коэффициент усиления схемы равен A1*A2. Давайте теперь проанализируем это усиление, не думая о входных и выходных сопротивлениях каждой отдельной фазы, рассматривая их как делители напряжения между двумя фазами и между последним каскадом и нагрузкой на выходе.
Базовый двухкаскадный каскадный усилитель
Напряжение между двумя каскадами равно
Вход V1 = A1 * Вход V1 (вход R2/(вход R2 + выход R1))
Выход V = A2 * Вход V2 (RL/(RL + выход R2))
Таким образом, полное усиление схемы определяется выражением
Vвых/Vin = A1 * A2 [(Вход R2/(вход R2) + выход R1))] * [(RL/( RL + выход R2))]
С приведенным выше уравнением общего усиления оно минимизируется до Av = A1* A2, когда мы рассматриваем значения входного и выходного сопротивления как ноль и бесконечность . В большинстве каскадных каскадов усилителя, когда входное сопротивление находится в мега- или гигаомах, а выходное сопротивление находится в диапазоне 10-100 Ом, коэффициент усиления схемы является произведением A1 и A2.
Например: когда входное сопротивление = 1 МОм, выходное сопротивление = 100 Ом и сопротивление нагрузки 1 МОм, коэффициент усиления равен
Vout/Vin = A1 * A2 [(1 МОм /(1 МОм + 100 Ом)] * [( 1 МОм /(1 МОм + 100 Ом)]
= 0,9998A1*A2 ~ A1*A2
Метод каскадирования CE/CC
При каскадном методе с общим эмиттером, за которым следует общий коллектор, каскад обеспечивает усилителя напряжения. Сопротивление CE соответственно высокое, а CC (выходное сопротивление) соответственно низкое. Каскад транзистора Q2 не обеспечивает увеличения усиления по напряжению, но обеспечивает близкое минимальное выходное сопротивление, поэтому усиление почти не зависит от значения сопротивления нагрузки. В то время как максимальное сопротивление на этапе Q1 показывает, что напряжение CE не зависит от значений сопротивления входного источника. Многие каскады CE могут быть каскадированы с фазами эмиттерных повторителей, чтобы эта процедура каскадирования уменьшала затухание, которое происходит из-за межфазного нагрузка инж.
Схема каскадного усилителя CE
Преимущества
Преимущества каскадного усилителя:
- Повышенная производительность и эффективность
- Максимальные уровни плоскостности
- Минимальный коэффициент шума в диапазоне 1–10 ГГц
- Увеличенный коэффициент усиления
- Увеличенная полоса пропускания позволяет широко использовать устройства для целей высоковольтных усилителей
- Высокое входное и выходное сопротивление
- Используется для лучшего усиления сигналов
Узнайте больше о Stagger Tuned Amplifier.
Итак, это все о концепции каскадного усилителя. Эти усилители, используемые в таких приложениях, как телевизионные системы, широкополосные усилители и в целях хорошей изоляции, занимают более видное место в электронной промышленности.