Підсилювач широкосмуговий

смотреть на реферати схожі на «Підсилювач широкосмуговий «.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ.

ТОМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ І РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ.

(ТУСУР).

Кафедра радіоелектроніки та питаннями захисту информации.

(РЗИ).

ПІДСИЛЮВАЧ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ.

Пояснювальна записка до курсовому проекту по дисциплине.

«Схемотехника аналогових електронних пристроїв «.

РТФ КП.468 731.001 ПЗ.

Виконав студент грн. 142−1:

_______ Б. У. Храмцов.

_______ березня 2005 г.

Проверил.

Доктор технічних наук, професор каф. РЗИ:

_______ А. А. Титов.

_______ березня 2005 г.

Томськ 2005.

РЕФЕРАТ.

Курсова робота 31 з., 21 рис, 1 табл., 4 источника.

ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ, КОРИГУВАЛЬНА ЛАНЦЮГ, РОБОЧА ТОЧКА, ВИБІР ТРАНЗИСТОРА, СХЕМИ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ, ОДНОСПРЯМОВАНА МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОРА, ЕКВІВАЛЕНТНА СХЕМА ДЖИАКОЛЕТТО, ДРОССЕЛЬНЫЙ КАСКАД.

Об'єктом дослідження є широкосмуговий підсилювач мощности.

У цьому курсової роботі розглядаються умови вибору транзистора, методи розрахунку підсилюючих каскадів, коригувальних ланцюгів, ланцюгів термостабилизации.

Мета роботи — придбати навички розрахунку транзисторних підсилювачів мощности.

Через війну роботи був широкосмуговий підсилювач потужності, котрі можуть використовуватися як підсилювача потужності стандартних сигналів, соціальній та ролі підсилювача, застосовується для калібрування підсилювачів потужності телевізійних передатчиков.

Курсова робота виконано текстовому редакторі Microsoft World 2003, з допомогою графічного редактора PAINT і подана на дискеті 3,5″.

| | | | | | |ЗМІСТ | | | | | |1. Запровадження |5 | |2. Розрахунок структурної схеми підсилювача |6 | |2.1 Визначення числа каскадів |6 | |2.2 Розподіл спотворень по каскадам |6 | |3. Розрахунок кінцевого каскаду |7 | |3.1 Розрахунок необхідного режиму транзистора |7 | |3.1.1 Розрахунок параметрів резистивного каскаду |7 | |3.1.2 Розрахунок дроссельного каскаду |8 | |3.2 Вибір транзистора |10 | |3.3 Розрахунок і вибір схеми термостабилизации |11 | |3.3.1 Эмиттерная термостабилизация |11 | |3.3.2 Пасивна колекторна термостабилизация |12 | |3.3.3 Активна колекторна термостабилизация |13 | |3.4 Розрахунок еквівалентній схеми заміщення |14 | |3.5 Перехід до односпрямованої моделі транзистора |16 | |4. Розрахунок проміжного каскаду |18 | |4.1 Розрахунок робочої точки для проміжного каскаду |18 | |4.2 Вибір транзистора для проміжного каскаду |19 | |4.3 Розрахунок еквівалентних схем заміщення |20 | |4.4 Розрахунок эмиттерной термостабилизации |21 | |4.5 Перехід до односпрямованої моделі транзистора |22 | |4.6 Розрахунок проміжного каскаду з эмиттерной корекцією |24 | |5. Спотворення, внесені вхідний ланцюгом |26 | |6. Розрахунок результуючої характеристики |27 | |7. Укладання |28 | |Список використаних джерел |29 | |РТФ КП.468.731.001.ПЗ Схема електрична принципова |30 | |РТФ КП.468.731.001.ПЗ Перелік використаних елементів |31 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |РТФ КП 468 731.001 П3 | | | | | | | | |Из|Лис|N0 |Подп.|Дат| | |м.|т. |докум. | |а | | |Разраб|Храмцов | | |Підсилювач широкополсный |Літ. |Лист|Лис| |. |Б.В. | | |Пояснювальна записка | | |тов| |М. | | | | | | |контр.| | | | | | |Утв. | | | | | | 1 Введение.

Нині у електронної техніці часто використовуються різноманітні підсилювальні устрою. У кожному теле-радиоустройстве, в комп’ютері є підсилювальні каскады.

У цьому курсовому проекті вирішується завдання проектування підсилювача напруги з урахуванням операційних усилителей.

Операційний підсилювач (ЗУ) — підсилювач постійного струму з смугою пропускання на кілька мегагерц з безпосередньою зв’язком між каскадами (тобто. без Порівн), з великим коефіцієнтом посилення, високим вхідним і «малим вихідним опорами, і навіть низькому рівні шуму, при хорошою температурної стабільності, здатний стійко працювати у замкнутої ланцюга зворотний зв’язок (ОС).

ЗУ призначений до виконання різних операцій над аналоговими величинами, під час роботи у схемі з глибокими негативними зворотними зв’язками (ООС). У цьому під аналогової величиною мається на увазі безупинно змінюється напруга чи ток.

Основною метою даного курсового проекту є розробка широкосмугового усилителя.

У завдання входить аналіз вихідних даних щодо оптимального вибору структурної схеми та певного типу електронних компонентів, входять до складу устрою, розрахунок ланцюгів усилителя.

За завданням підсилювач мусить підсилювати сигнал в смузі частот від 4 до 40 МГц з частотними спотвореннями трохи більше 2 дБ на верхніх і 3дБ нижніх частотах. Нелинейные спотворення підсилювача необхідно оценить.

2 Розрахунок структурної схеми усилителя.

2.1 Визначення числа каскадов.

Щоб якось забезпечити амплітуду вихідного сигналу, задану в технічному завданні, потрібно вибрати многокаскадный підсилювач, оскільки одного усилительного елемента недостатньо. Тому визначимо число каскадів для забезпечення вихідного сигнала.

Структурну схему многокаскадного підсилювача можна как.

Малюнок 2.1 — Структурна схема усилителя.

K — коефіцієнт посилення, дБ;

Ki — коефіцієнт посилення i-го каскаду, дБ; і = 1,…, n; n — число каскадов.

Для ШУ діапазону ВЧ з часом встановлення порядку десятків наносекунд орієнтовно число каскадів можна визначити, вважаючи, що це каскади з Ki рівним 10 децибел, то есть:

[pic].

(2.1).

2.2 Розподіл спотворень по каскадам.

Для многокаскадного ШУ результуючий коефіцієнт частотних спотворень у області верхніх частот (ВЧ) визначається как:

[pic],.

(2.2) де Yв — результуючий коефіцієнт частотних спотворень у області ВЧ, дБ.

Yвi — коефіцієнт частотних спотворень I-го каскаду, дБ.

Підсумовування у формулі (2.2) виробляється n+1 раз через необхідності обліку впливу вхідний ланцюга, освіченою Rг, Rвх, Cвх (малюнок 2.1).

Розподіляти спотворення можна рівномірно, при этом:

Yвi = Yв/(n+1) = 2/(2+1) дБ = 0,66 дБ = 0,926 119 раз.

(2.3) 3 Розрахунок кінцевого каскада.

Вихідний каскад працює у режимі великого сигналу, тому розрахунок його ведемо те щоб забезпечити задану амплітуду вихідного напруги при допустимих лінійних (у сфері верхніх частот чи малих часів) і нелінійних искажениях.

Розрахунок розпочнемо з вибору транзистора та режиму його работы.

3.1 Розрахунок необхідного режиму транзистора.

Завдання певного режиму транзистора по постійному току необхідне забезпечення потрібних характеристик всього каскада.

Для розрахунку необхідного режиму транзистора потрібно визначитися з типом каскаду, при цьому розрахуємо обидва: і резистивный і дроссельный каскади і порівняємо их.

Потім виберемо найоптимальніший тип каскада.

3.1.1 Розрахунок параметрів резистивного каскада.

Для розрахунку використовуємо параметри з завдання: Rн=50 Ом, [pic], опір коллекторной ланцюга візьмемо рівної Rк = Rн = 50 Ом.

Принципова схема каскаду приведено на рис. 3.1,а, еквівалентна схема по перемінному току на рис. 3.1,б.

[pic] а) б).

Малюнок 3.1 — Принципова і еквівалентна схеми резистивного каскада.

1) Знайдемо струм і непередбачуване напруження у робітничій точке:

[pic],.

(3.1) де [pic] - напруга робочої точки чи постійна напруга на переході колектор эмиттер;

[pic] - напруга не вдома усилителя;

[pic] - залишкове напруга на транзисторі. 2) Знайдемо опір навантаження по сигналу:

[pic] (3.2).

3) Постійний струм коллектора:

[pic], (3.3) де [pic] - стала складова струму коллектора;

[pic] - опір навантаження по сигналу.

4) Вихідна потужність підсилювача равна:

[pic] (3.4).

5) Напруга джерела харчування равно:

[pic] (3.5).

6) Потужність, рассеиваемая на колекторі транзистора равна:

[pic] (3.6).

7) Потужність, споживана джерела питания:

[pic] (3.7).

8) КПД:[pic] (3.8).

3.1.2 Розрахунок дроссельного каскада.

У дроссельном каскаді у ланцюги колектора замість опору використовується индуктивность, яка розсіює міць і вимагає менше напруга харчування, тому в цього каскаду вище КПД.

Використовуємо необхідні параметри завдання: Rн=50 Ом, [pic].

Принципова схема дроссельного каскаду по перемінному току зображено малюнку 3.2.

Малюнок 3.2-Схема дроссельного каскаду по перемінному току.

1) Знайдемо напруження у робочої точке:

[pic].

(3.9).

2) Постійний струм коллектора:

[pic].

(3.10) 3) Вихідна потужність усилителя:

[pic].

(3.11).

4) Напруга джерела харчування равно:

[pic] (3.12).

5) Потужність, рассеиваемая на колекторі транзистора:

[pic] (3.13).

6) Потужність, споживана джерела питания:

[pic] (3.14).

7) КПД:[pic] (3.15).

Таблиця 3.1 — Характеристики варіантів схем коллекторной цепи.

| |Еп, В|Iко, А|[pic], Вт|Uкэо, В |[pic], Вт|[pic], Вт|[pic],%| |Резистивный |17 |0,22 |3,74 |6 |0,25 |1,32 |6,685 | |каскад | | | | | | | | |Дроссельный |11,5|0,11 |1,265 |6 |0,25 |0,66 |19,763 | |каскад | | | | | | | |.

З розглянутих варіантів схем харчування підсилювача видно, краще вибрати дроссельный каскад.

3.2 Вибір транзистора.

Вибір транзистора для кінцевого каскаду здійснюється з урахуванням наступних граничних параметров:

1) Граничной частоти посилення транзистора по току у схемі з ОЭ:

[pic],.

(3.16) де [pic] з технічного задания.

Знайдемо граничную частоту посилення транзистора по току у схемі з ОЭ:

[pic] (3.17).

2) Гранично припустимого напруги коллектор-эмиттер:

[pic] (3.18).

3) Гранично припустимого струму коллектора:

[pic] (3.19).

4) Припустима потужність, рассеиваемая на коллекторе:

[pic] (3.20).

Тип провідності транзистора може бути будь-якою для ШУ.

Аналізуючи необхідні параметри, вибираємо транзистор КТ913А.

Це кремнієвий эпитаксиально-планарный n-p-n генераторний сверхвысокочастотный.

Призначений до роботи на схемах посилення потужності, генерування, множення частоти буде в діапазоні 200 — 1000 МГц в режимах з отсечкой коллекторного тока.

Випускається в герметичному металлокерамическом корпусі з полосковыми выводами.

Основні параметри транзистора:

1) Гранична частота коефіцієнта передачі по току у схемі з ОЕ: fГ =900 МГц;

2) Постійна часу ланцюга зворотної связи:

?с=18пс;

3) Ємність коллекторного переходу при Uкб=28В:

Ск=7пФ;

4) Ємність эмиттерного перехода:

Cэ=40пФ;

5) Максимально дозволене напруга на переході К-Э:

Uкэ max = 55В;

6) Максимально припустимий струм коллектора:

Ік max = 0,5А;

Виберемо такі параметри робочої точки:

Т.к. транзистор добре працює лише починаючи з 6 В то приймемо [pic]. 3.3 Розрахунок і вибір схеми термостабилизации.

Є кілька варіантів схем термостабилизации. Їх використання залежить від потужності каскаду і зажадав від того, наскільки жорсткі вимоги висуваються до температурної стабільності каскаду. У цьому роботі розглянуті три схеми термостабилизации: эмиттерная, пасивна колекторна, й активна колекторна. Розрахуємо все три схеми, та був визначимося з конкретної схеми стабилизации.

3.3.1 Эмиттерная термостабилизация.

Эмиттерная термостабилизация широко використовують у малопотужних каскадах, оскільки втрати потужності ній у своїй не значні і її простота виконання цілком їх компенсує, і навіть вона добре стабілізує струм колектора широтою діапазону температур при напрузі на эмиттере більш 5 В.

[pic].

Малюнок 3.3-Схема каскаду з эмиттерной термостабилизацией.

Розрахуємо параметри елементів даної схемы:

1) Необхідна напруга питания:

Еп=URэ+Uкэ0+Iк0*Rк.

(3.21).

Значення джерела харчування необхідно вибирати з стандартного низки, тому виберемо напруга URэ з огляду на те, що Еп=10 В, Rк=0Ом:

2)Напряжение на Rэ:

URэ=Eп-Uкэ0+Iк0*Rк=10В-6В=4 В.

(3.22).

3) Опір эмиттера:

[pic].

(3.23).

4) Напруга з урахуванням транзистора:

Uб=URэ+0,7 В = 4,7 В.

(3.24) 5) Базовий струм транзистора:

Iб=[pic].

(3.25).

6) Струм делителя:

Iд=5(Iб=5,5мА,.

(3.26) де Iд — струм, протекающий через опору Rб1 і Rб2.

Опору делителей базової цепи:

7) Rб1=[pic] (3.27).

8) Rб2=[pic].

(3.28).

Поруч із эмиттерной термостабилизацией використовуються пасивна і активна колекторні термостабилизации.

3.3.2 Пасивна колекторна термостабилизация.

Цей вид термостабилизации (схема представлена малюнку 3.4) використовується на малих потужностях і менше ефективний, ніж дві інші, тому що напруга негативною зворотний зв’язок, що регулює струм через транзистор подається на базу через базовий делитель.

[pic].

Малюнок 3.4 — Схема пасивної коллекторной термостабилизации.

Розрахунок залежить від виборі URк і подальшому розрахунку елементів схем по формулам:

Виберемо URк=5В;

1) Єп = URк + Uкэ0=5В+6В=11 В,.

(3 29) де URк — падіння напруги на Rк.

2) Опір коллектора:

[pic].

(3.30) 3) Опір бази: Rб=[pic] (3.31).

4) Струм базы:

[pic].

(3.32).

3.3.3 Активна колекторна термостабилизация.

Активна колекторна термостабилизация використовують у потужних каскадах і є дуже ефективною, її схема представлена малюнку 3.5.

[pic].

Малюнок 3.5 — Активна колекторна термостабилизация.

Для розрахунку схеми термостабилизации потрібно спочатку вибрати напруга на резисторе Rк, та був розрахувати струми і напруження другою транзисторі, і наступним кроком розрахувати значення елементів схемы:

1) [pic].

(3.33).

2) Uкэ0vt2=Uкэ0vt½ = 6В/2 = 3 В.

(3.34).

3) URб2=Uкэ0vt2−0,7 В = 3В-0,7 В = 2,3 В.

(3.35).

4) Iк02=Iб01=110мА.

(3.36).

5) Iк01=Iб01*?01=110мА*100 = 11А.

(3.37).

6) Rб2=URб2/Iк02=2,3В/110мА = 20,9Ом.

(3.38).

7) Uб2=Uкэ0vt1−0,7В=6В-0,7 В = 5,3 В.

(3.39).

8) Iдел=10Iбо2=110мА*10/100 = 11мА.

(3.40).

9) R1=Uб2/Iдел=5,3В/11мА = 481,818Ком.

(3.41).

10) R3= UR2/Iдел=(1+0,7)В/11мА =1 54,545Ом.

(3.42).

З розглянутих схем видно, що ефективної буде схема з эмиттерной термостабилизацией, т.к. каскад вихідний і отже потужний, і діапазон усиливаемых частот невідь що великий, то не потрібно в іншому вигляді термостабилизации.

3.4 Розрахунок еквівалентній схеми замещения.

З використанням транзисторів до (0,2 — 0,3)fт можливо застосування спрощених еквівалентних моделей транзисторів, параметри елементів еквівалентних схем яких легко визначаються з урахуванням довідкових данных.

Еквівалентна схема біполярного транзистора представлена малюнку 3.6.

[pic].

Малюнок 3.6 — Еквівалентна схема біполярного транзистора (схема.

Джиаколетто).

1) Знайдемо ёмкость коллекторного перехода:

[pic] (3.43).

2) Розрахуємо опір базы:

Rб =?с/Ск=18пс/11,465пФ = 1,57Ом.

(3.44) gб=[pic]=0,637Cм.

(3.45) 3) Розрахуємо опір эмиттера: rэ=[pic] =[pic]=0,618Ом,.

(3.46) де Iк0 в мАЛО; rэ — опір эмиттера.

4) Знайдемо провідність база — эмиттерного переходу: gбэ=[pic]=[pic], (3.47) де gбэ — провідність база-эмиттер;

[pic] - довідкове значення статичного коефіцієнта передачі струму у схемі із загальним эмиттером.

5) Розрахуємо ємність эмиттерного перехода:

Cэ=[pic]=[pic], (3.48) де Cэ — ёмкость эмиттера; fт — довідкове значення граничной частоти транзистора.

6) Знайдемо опір транзистора:

Ri = [pic], (3.49) де Ri — вихідний опір транзистора;

Uкэ0(доп), Iк0(доп) — відповідно паспортні значення припустимого напруги на колекторі і голову постійної складової струму коллектора.

7) Розрахуємо крутизну:

[pic] (3.50) 3.5 Перехід до односпрямованої моделі транзистора.

Т.к робочі частоти підсилювача помітно більше частоти [pic], те з еквівалентній схеми можна виключити вхідну ёмкость, оскільки він впливає на характер вхідного опору транзистора. Индуктивность ж висновків транзистора навпаки істотно впливає і тому має бути включено до модель. Еквівалентна високочастотна модель представлена на малюнку 3.7.

[pic].

Малюнок 3.7- Односпрямована модель транзистора.

1) [pic],.

(3.51) де [pic] - статичний коефіцієнт передачі по току транзистора.

2) [pic] (3.52).

3) Постійна часу транзистора:

[pic] (3.53).

4) Вхідні ёмкость каскада:

[pic] (3.54).

5) Вхідний опір каскада:

[pic] (3.55).

6) [pic] (3.56).

7) Коефіцієнт посилення транзистора за напругою в ОСЧ:

[pic] (3.57).

8) Вихідна ёмкость:

[pic] (3.58).

9) Постійна часу у ОВЧ:

[pic] (3.59).

[pic].

Малюнок 3.8- Принципова схема некорректированного каскаду і еквівалентна схема по перемінному току.

Для розрахунку спотворень у ОВЧ попередньо розподілимо спотворення так:

— задані спотворення 2 дБ:

— на вхідний каскад 0,5 дБ;

— на оконечный каскад 1дБ;

— на спотворення, внесені вхідний ланцюгом 0,5дБ.

При заданому рівні частотних спотворень [pic]=1дБ, верхня гранична частота [pic] смуги пропускання каскаду равна:

[pic]=[pic]=43,95МГц.

(3.60) де Y=0,8 912 656 рівень спотворень даного каскада.

Т.к. отримана верхня частота вийшла вище необхідної (40МГц), то ВЧ корекція непотрібен. 4 Розрахунок проміжного каскада.

4.1 Розрахунок робочої точки для проміжного каскада.

На виході кінцевого каскаду необхідно одержати напруга однакову [pic], за отриманими розрахунках оконечный каскад має [pic].

Вхідний опір і вхідну ёмкость кінцевого каскаду візьмемо з (3.54) і (3.55), тобто. [pic], [pic], отже, на вході кінцевого каскаду і виході предоконечного необхідні імпульси амплітудою рівної [pic].

(4.1).

Розрахуємо робочу точку предоконечного каскаду з урахуванням отриманих данных ([pic]=[pic]):

1) [pic], (4.2) де [pic] - напруга робочої точки чи постійна напруга на переході колектор эмиттер;

[pic] - напруга не вдома усилителя;

[pic] - залишкове напруга на транзисторе.

2) Знайдемо еквівалентну опір кінцевого контуру на граничной частоті [pic]:

[pic] (4.3).

3) [pic] (4.4).

4) [pic]=1,1[pic]=22,684 332мА,.

(4.5) де [pic] - стала складова струму коллектора;

[pic] - опір навантаження по сигналу.

5) Потужність, рассеиваемая на колекторі транзистора равна.

[pic] (4.6) 4.2 Вибір транзистора для проміжного каскада.

Знайдемо необхідні граничні характеристики транзистора:

1)[pic] (4.7).

2)[pic] (4.8).

3)[pic] (4.9).

4)[pic], (4.10) де [pic] з технічного задания.

Т.к. всі необхідні граничні параметри, крім граничной частоти, значно менше аналогічних довідкових значень для малопотужних транзисторів, то, при виборі транзистора основним критерієм буде гранична частота (fT).

По необхідним граничним характеристикам був обраний транзистор KT316А. Нижче перераховані характеристики транзистора:

Це кремнієвий эпитаксиально — планарний n-p-n переключательный малопотужний і НВЧ усилительный з ненормованим коефіцієнтом шуму транзистор. Випускаються в металлостеклянном корпусі з гнучкими выводами.

Основні параметри транзистора:

1) Гранична частота коефіцієнта передачі по току у схемі з ОЕ: fГ =1000 МГц;

2) Постійна часу ланцюга зворотної связи:

?с=50пс;

3) Ємність коллекторного переходу при Uкб=5В:

Ск=2пФ;

4) Ємність эмиттерного перехода:

Cэ=1,2пФ;

5) Максимально дозволене напруга на переході К-Э:

Uкэ max=10 В;

6) Максимально припустимий струм коллектора:

Ік max = 50 мА;

7) Максимально допустима потужність, рассеиваемая на коллекторном переходе:

Pк мах = 150 мВт .

Виберемо такі параметри робочої точки:

Т.к. транзистор добре працює лише починаючи з 5 В то приймемо [pic] і [pic]. 4.3 Розрахунок еквівалентних схем замещения.

Еквівалентна схема біполярного транзистора зображено малюнку 4.1.

З використанням транзисторів до (0,2 — 0,3)fт можливо застосування спрощених еквівалентних моделей транзисторів, параметри елементів еквівалентних схем яких легко визначаються з урахуванням довідкових данных.

[pic].

Малюнок 4.1- Еквівалентна схема біполярного транзистора (схема.

Джиаколетто).

1)[pic] (4.11).

2) Rб =?с/Ск=50пс/2пФ=25Ом;

(4.12) gб =[pic] = 40мCм,.

(4.13) де Rбопір базы.

3) rэ=[pic] =[pic]=2,2Ом,.

(4.14) де Iк0 в мАЛО; rэ — опір эмиттера.

4) gбэ=[pic]=[pic], (4.15) де gбэпровідність база-эмиттер;

[pic] - довідкове значення статичного коефіцієнта передачі струму у схемі із загальним эмиттером.

5) Cэ=[pic]=[pic], (4.16) де Cэ — ёмкость эмиттера; fт — довідкове значення граничной частоти транзистора. 6) Ri = [pic], (4.17) де Ri — вихідний опір транзистора;

Uкэ0(доп), Iк0(доп) — відповідно паспортні значення припустимого напруги на колекторі і голову постійної складової струму коллектора.

4.4 Розрахунок эмиттерной термостабилизации.

Т.к. режим роботи транзистора малосигнальный, то застосуємо эмиттерную термостабилизацию.

Эмиттерная термостабилизация широко використовують у малопотужних каскадах, оскільки втрати потужності ній у своїй не значні і її простота виконання цілком їх компенсує, і навіть вона добре стабілізує струм колектора широтою діапазону температур при напрузі на эмиттере більш 5 В.

[pic].

Малюнок 4.2-Схема каскаду з эмиттерной термостабилизацией.

Розрахуємо параметри елементів даної схемы:

1) Необхідна напруга питания:

Еп=URэ+Uкэ0+Iк0*Rк.

(4.18).

Значення джерела харчування необхідно вибирати з стандартного низки тому виберемо напруга URэ з огляду на те, що Еп=10В:

2) Напруга на резисторе Rэ:

URэ = Eп-Uкэ0 = 10В-5 В = 5 В.

(4.19).

3) Опір эмиттера:

[pic].

(4.20).

4) Напруга з урахуванням транзистора:

Uб = URэ+0,7В=5,7 В.

(4.21) 5) Базовий струм транзистора:

Iб=[pic].

(4.22).

6) Струм делителя:

Iд =5(Iб = 1мА,.

(4.23) де Iд — струм протекающий через опору Rб1 і Rб2.

Опору делителей базової цепи:

7) Rб1 =[pic] (4.24).

8) Rб2 =[pic].

(4.25).

4.5 Перехід до односпрямованої моделі транзистора.

Т.к робочі частоти підсилювача помітно більше частоти [pic], те з еквівалентній схеми можна виключити вхідну ёмкость, оскільки він важить на характер вхідного опору транзистора. Индуктивность ж висновків транзистора навпаки істотно впливає і тому має бути включено до модель. Еквівалентна високочастотна модель представлена на малюнку 4.3.

[pic].

Малюнок 4.3- Односпрямована модель транзистора.

1) [pic],.

(4.26) де [pic]- статичний коефіцієнт передачі по току транзистора.

2) [pic] (4.27).

3) Постійна часу транзистора:

[pic] (4.28).

4) Вхідні ёмкость:

[pic] (4.29) 5) Вхідний опір каскада:

[pic] (4.30).

6) [pic].

(4.31).

[pic].

(4.32).

7) Коефіцієнт посилення транзистора за напругою в ОСЧ:

[pic] (4.33).

8) Вихідна ёмкость:

[pic] (4.34).

9) Постійна часу у ОВЧ:

[pic] (4.35).

[pic].

Малюнок 4.4- Принципова схема некорректированного каскаду і еквівалентна схема по перемінному току.

Для розрахунку спотворень у ОВЧ розподілимо спотворення на вхідний каскад 0,5дБ;

При заданому рівні частотних спотворень [pic]=0,5дБ, верхня гранична частота [pic] смуги пропускання каскаду равна:

[pic]=[pic]=1,39МГц,.

(4.36) де Y=0,944 рівень спотворень даного каскада.

Т.к. отримана верхня частота вийшла набагато нижчі необхідної (40МГц), отже, необхідна ВЧ корекція з великою глибиною. Виберемо ВЧ эмиттерную корекцію. 4.6 Розрахунок проміжного каскаду з эмиттерной коррекцией.

Принципова схема каскаду з эмиттерной корекцією приведено на рис. 4.5,а, еквівалентна схема по перемінному току малюнку 4.5,б, де [pic] - елементи корекції. За відсутності реактивності навантаження эмиттерная корекція вводиться для корекції спотворень АЧХ внесених транзистором, збільшуючи амплітуду сигналу на переході база-эмиттер, зі зростанням частоти усиливаемого сигнала.

[pic].

а) б).

Малюнок 4.5 Схеми корректированного каскада.

Коефіцієнт передачі каскаду у сфері верхніх частот, під час виборів елементів корекції [pic] і [pic] відповідними оптимальної по Брауде формі АЧХ, описується выражением:

1) Візьмемо F=13, тогда.

[pic].

(4.37).

2) Т.к. [pic], то [pic] (4.38).

3) n = K0*R1*Cвх/?в=19,394?30Ом?819,17пФ/40,92нс=11,64 735 (4.39).

4).

[pic](4.40) 5)[pic].

[pic] (4.41).

6) [pic] (4.42).

7) [pic].

[pic], (4.43) де [pic]. (4.44).

Т.к. верхня частота корректированного каскаду вийшла більше необхідної, то спотворення, внесені каскадом будуть трохи більше 0,5дБ.

Вхідний опір каскаду з эмиттерной корекцією то, можливо аппроксимировано паралельної RC-цепью:

8) [pic]=[pic] (4.45).

9) [pic] (4.46).

10) [pic].

(4.47) 5 Спотворення, внесені вхідний цепью.

Принципова схема вхідний ланцюга каскаду приведено на рис. 5.1,а, еквівалентна схема по перемінному току на рис. 5.1,б.

[pic].

а) б).

Малюнок 5.1 Вхідні ланцюг каскада.

1) З (4.45)[pic], де [pic] - [pic]входная ємність каскада.

2) З (4.47)[pic], де [pic] - [pic]входное опір каскада.

3) [pic] (5.1).

4) [pic] (5.2).

5) [pic] (5.3).

7) Спотворення внесені вхідний ланцюгом за рівнем 0,5 дБ равны:

[pic]=[pic]=437,32МГц,.

(5.4) де Y=0,944. 6 Розрахунок результуючої характеристики.

Побудова результуючої характеристики у разі полягає у будівництві АЧХ, яка сроится виходячи з отриманого наскрізного коефіцієнта посилення і спотворень на нижніх і верхніх частотах, вказаних у технічному задании.

Підсумкова амплитудно-частотная характеристика усилительного устрою перебуває як твір коефіцієнтів передачі всіх каскадів підсилювача: Ко = K1? K2, де K1,.K2 — коефіцієнти посилення відповідно першого і другого каскадов.

АЧХ підсилювача наведемо в нормированном вигляді для зручності порівняння її з різними АЧХ інших усилителей.

Результуючий вектор характеристика представлена малюнку 6.1.

[pic].

Малюнок 6.1 АЧХ усилителя.

Yн = 0,707 945 784;

Yв = 0,794 328 234; fн = 4МГц; fв = 40МГц;

Ко = 80,12(раз).

Значенням «1» відповідає значення коефіцієнта посилення зазначеного в завданні - S21 = 20дБ. 7 Заключение.

У результаті курсового проектування розробили широкосмуговий підсилювач з характеристиками близькими до вказаних в технічному задании.

Вихідний каскад забезпечує необхідну вихідний напряжение.

Проміжний каскад дає необхідне посилення та «спотворення в межах допустимого.

Загалом сказати, що спроектований мною підсилювач, задовольняє всі вимоги зазначених викладачем в завданні. Що говорить про правильності виконану работы.

Після закінчення курсового проекту можна сказати у тому, що виконана робота перевиконано завдяки тому що необхідну посилення за завданням становить 20дБ чи 10(раз), а результаті роботи була отримано посиленні 80,12(раз), із яких лише 53,7 посідає оконечный каскад.

Який також задовольняє искажениям (2дБ), вказаних у технічному завданні у своїй не вимагаючи додаткової коррекции.

Відповідно до вищезазначеного можна дійти невтішного висновку у тому, що додатковий розрахунок проміжного каскаду було зроблено ще докладного вивчення поставленої переді мною завданням Список використаних источников.

1) Красько О. С. Проектування аналогових електронних пристроїв — Томськ: ТУСУР, 2000. — 29с.

2) Мамонкин І.Г. Підсилювальні устрою. Навчальний посібник для вузів — М.: Зв’язок, 1977. — 360с.

3) Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та великої потужності. Довідник / А. А. Зайцев, А.І. Миркин; Під ред. А. В. Голомедова. — М.: Радіо і зв’язок, 1989. — 640с.

4) Титов А. А. Розрахунок елементів високочастотної корекції підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах: Навчально-методичне посібник по курсовому проектування для студентів радіотехнічних спеціальностей. — Томськ: Томськ. ТУСУР, 2002. — 47с.

5) Цыкин Г. С. Підсилювальні устрою. — М.: Зв’язок, 1971. — 367с.

6) Широкосмугові радиопередающие устрою /Під ред. О.В. Алексєєва. — М.: Зв’язок. 1978. — 450с. |[pic] | | | | | | |РТФ КП 468 731.001 П3 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |ТУСУР, РТФ, | | | | | | |гр.142−1 | |М. контр.| | | | | | |Утв. | | | | | | |Поз. |Найменування | |Примітка | |обознач. | |Паля.| | | | | | | | |Конденсатори ОЖО.460.107ТУ | | | | | | | | |С1 |К10 — 17а — 3пФ ± 5% |1 | | |С2 |К10 — 17а — 15пФ ± 5% |1 | | |С3 |К10−17а — 1,6нФ ± 5% |1 | | |С4 |К10 — 17а — 820пФ ± 5% |1 | | |С5 |К10 — 17а — 2,7пФ ± 5% |1 | | |С6 |К10 — 17а — 4пФ ± 5% |1 | | | | | | | | |Резисторы ГОСТ 7113– — 77 | | | | | | | | |R1 |МЛТ — 0.25 — 3,6 кОм ± 5% |1 | | |R2 |МЛТ — 0.25 — 5,6 кОм ± 5% |1 | | |R3, R5 |МЛТ — 0.25 — 30 Ом ± 5% |2 | | |R4 |МЛТ — 0.25 — 240 Ом ± 5% |1 | | |R6, R7 |МЛТ — 0.25 — 820 Ом ± 5% |2 | | |R8 |МЛТ — 0.25 — 47 Ом ± 5% |1 | | |R9 |МЛТ — 0.25 — 51 Ом ± 5% |1 | | | | | | | | |Транзистори | | | | | | | | |VT1 |KT 316А РБ 0.336.030 ТУ |1 | | |VT2 |КТ 913А Я5.3.365.010 ТУ |1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |РТФ КП 468 731.001 П3 | | | | | | | | |Изм|Лис|№ Докум |Подпи|Дат| | |. |т | |сь |а | | |Разраб. |Храмцов | | |Підсилювач |Літ |Лис|Листов | | |Б.В. | | |широкосмуговий | |т | | | | | | |перелік елементів | | | | |М. | | | | | | |Контр. | | | | | | |Утв. | | | | | |.

———————————- [pic].