Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Широкополосный усилитель

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “Схемотехника аналоговых устройств”

Студент гр. 180 Т. А. Сизиков

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

РТФ КП 468714.001 ПЗ

2003

Реферат

Курсовой проект 48 стр., 1 табл., 20 рис., 8 ист.

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, РАБОЧАЯ ТОЧКА, ДРОССЕЛЬНЫЙ КАСКАД, ВХОДНАЯ ЦЕПЬ, НАГРУЗОЧНЫЕ ПРЯМЫЕ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, ЭМИТТЕРНАЯ КОРРЕКЦИЯ, ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОРА, ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ДЖИАКОЛЕТТО.

Объектом разработки является широкополосный усилитель.

Цель данной работы – приобретение практических навыков в расчете усилителей на примере конкретной задачи.

В процессе работы производился анализ различных схем реализации усилительного устройства, расчет его параметров и элементов. В результате была разработана схема усилителя, отвечающая требованиям технического задания.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft World 2000, а рисунки в графическом редакторе Paint Brush.

Техническое задание

Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

1 Рабочая полоса частот: 0,8-30 МГц

2 Допустимые частотные искажения

в области нижних частот не более 1,5 дБ

в области верхних частот не более 3 дБ

3 Коэффициент усиления 30 дБ

4 Амплитуда выходного сигнала Uвых=8В

5 Диапазон рабочих температур: от +25 до +50 градусов Цельсия

6 Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=50 Ом

Содержание

1 Введение5

2 Структурная схема усилителя6

2.1 Определение числа каскадов6

3 Распределение искажений АЧХ6

4 Расчет выходного каскада7

4.1 Расчет рабочей точки7

4.1.1 Расчет рабочей точки для резистивного каскада7

4.1.2 Расчет рабочей точки для дроссельного каскада11

4.2 Выбор транзистора выходного каскада13

4.3 Расчет эквивалентных схем транзистора14

4.3.1 Расчет схемы Джиаколетто14

4.3.2 Расчет высокочастотной однонаправленной модели17

4.4 Расчет цепей термостабилизации18

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация18

4.4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация20

4.4.3 Активная коллекторная термостабилизация21

4.5 Расчет некорректированного каскада24

4.5.1 Анализ каскада в области верхних частот24

4.5.2 Расчет искажений, вносимых входной цепью27

4.6 Расчет элементов эмиттерной коррекции29

5 Расчет входного каскада32

5.1 Расчет рабочей точки32

5.2 Выбор транзистора входного каскада33

5.3 Расчет эквивалентных схем транзистора33

5.4 Расчет схемы термостабилизации34

5.5 Расчет не корректированного каскада35

5.6 Расчет элементов эмиттерной коррекции36

5.7 Расчет искажений, вносимых входной цепью38

6 Расчёт коллекторных дросселей и разделительных ёмкостей40

7 Амплитудно-частотная характеристика усилителя43

8 Заключение45

Список использованных источников46

Схема электрическая принципиальная47

Перечень элементов48

Введение

В данном курсовом проекте рассчитывается широкополосный усилитель СВЧ. В настоящее время такие усилители могут применяться в осциллографии, в исследованиях прохождения радиоволн в различных средах, в том числе прохождения различных длин волн в городских условиях. Также в последнее время весьма актуальна задача поиска и обнаружения подслушивающе–передающих устройств (“жучков”). Одним из основных требований в данном случае является обеспечение необходимого усиления принимаемого сигнала в широкой полосе частот. Но так как коэффициент усиления транзистора на высоких частотах составляет единицы раз, то при создании усилителя необходимо применять корректирующие цепи, обеспечивающие максимально возможный коэффициент усиления каждого каскада усилителя в заданной полосе частот.

Структурная схема усилителя

Определение числа каскадов

Так как на одном каскаде трудно реализовать усиление 30дБ, то для того, чтобы обеспечить такой коэффициент усиления, используем сложение двух каскадов. Учитывая, что входная цепь ослабляет общий коэффициент усиления всего усилителя считаем, что каждый каскад в среднем даёт усиление в 9 раз, или 19,085 дБ.

Структурная схема усилителя, представленная на рисунке 2.1, содержит кроме усилительных каскадов источник сигнала и нагрузку.

Рисунок2.1-Структурная схема усилителя

Распределение искажений АЧХ

Исходя из технического задания, устройство должно обеспечивать искажения в области верхних не более 3дБ и в области нижних частот не более 1.5дБ. Так как используется два каскада, то получаем, что каждый может вносить не более 1.5дБ искажений в общую АЧХ. Так как наибольшие искажения в АЧХ усилителя обычно вносит входная цепь, то распределим их с запасом, т.е. YB для каждого каскада возьмем по 0.5дБ а на входную цепь оставим 2дБ.

Эти требования накладывают ограничения на номиналы элементов, вносящих искажения.

Расчет выходного каскада

Расчет рабочей точки

Рабочей точкой называются ток и напряжение на активном элементе при отсутствии входного воздействия.

Рассмотрим две схемы реализации выходного каскада: резистивную и дроссельную. Выбор той или иной схемы осуществим на основе полученных данных расчета. Критерий выбора – оптимальные энергетические характеристики схемы.

Расчет схемы Джиаколетто

Соотношения для расчёта усилительных каскадов основаны на использовании эквивалентной схемы транзистора, предложенной Джиаколетто, справедливой для области относительно низких частот [4].

Эквивалентная схема Джиаколетто представлена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5- Эквивалентная схема Джиаколетто

Зная паспортные данные транзистора, можно рассчитать элементы схемы, представленной на рисунке 4.5, согласно следующим формулам [4]:

Проводимость базы вычисляем по формуле

(4.16)

где Ск - ёмкость коллекторного перехода;

- постоянная времени цепи обратной связи. (паспортные данные, в дальнейшем - *)

В справочной литературе значения и часто приводятся измеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер . Поэтому при расчетах значение следует пересчитать по формуле

(4.17,а)

где - напряжение , при котором производилось измерение ;

- напряжение , при котором производилось измерение .

Также следует пересчитать ёмкость коллекторного перехода для напряжения коллектор-эмиттер, равному напряжению в рабочей точке:

(4.17,б)

Сопротивление эмиттерного перехода рассчитывается по формуле

(4.18)

где Iко - ток в рабочей точке в миллиамперах;

а=3 – для планарных кремниевых транзисторов,

а=4 – для остальных транзисторов.

Проводимость перехода база-эмиттер рассчитывается по формуле

(4.19)

где - сопротивление эмиттерного перехода;

- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ (*).

Ёмкость эмиттера рассчитывается по формуле

(4.20)

где fт – граничная частота коэффициента усиления тока базы (*).

Крутизна внутреннего источника рассчитывается по формуле

(4.21)

где - статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ.

(4.22)

Проводимости gБК и gi оказываются много меньше проводимости нагрузки усилительных каскадов, в расчётах они обычно не учитываются.

Подставляя численные значения, по формулам (4.16) ¸ (4.22) проводим расчёт элементов схемы.

По формулам (4.17а) и (4.17б) пересчитаем ёмкость коллектора для напряжения, при котором измерена постоянная времени цепи обратной связи, а также для напряжения, равного напряжению в рабочей точке:

По формуле (4.16) производим расчет проводимости базы:

По формуле (4.18) производим расчет сопротивления эмиттерного перехода:

Проводимость база-эмиттер вычисляем согласно формуле (4.19):

По формуле (4.20) рассчитываем ёмкость эмиттера:

Крутизну внутреннего источника вычисляем по формулам (4.21) и (4.22):

Расчет входного каскада

Расчет рабочей точки

На высоких частотах дроссель в цепи коллектора начинает пропускать какую-то часть высокочастотного сигнала, поскольку возрастает роль паразитных параметров (межвитковых ёмкостей). В результате на внутреннем сопротивлении источника питания могут возникнуть высокочастотные пульсации. Если эти пульсации попадут на вход усилителя, то устройство может самовозбудиться. Для устранения паразитной обратной связи через источник питания вводят RC – фильтр [8].

Принципиальная схема входного каскада представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 5.1 – Принципиальная схема входного каскада

Выберем падение напряжения на резисторе RФ равное 2.5В. Тогда напряжение в рабочей точке транзистора VT1 уменьшится на данную величину и будет равно

Ток в рабочей точке транзистора входного каскада рассчитаем по формуле (5.1):

Заключение

В результате выполненного курсового проекта получена схема электрическая принципиальная широкополосного усилителя. Известны топология элементов и их номиналы. Поставленная задача решена в полном объеме.

Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:

1 Рабочая полоса частот: 0.8-35.4 МГц

2 Линейные искажения

-в области нижних частот не более 3 дБ

-в области верхних частот не более 1,5 дБ

3 Коэффициент усиления 37.742дБ

4 Амплитуда выходного напряжения Uвых=8В

5 Напряжение питания Eп=12В

6 Диапазон рабочих температур: от +10 до +40 градусов Цельсия

Список источников

1 Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств - Томск: ТУСУР, 2000.-29с.

2 Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. Учебное пособие для вузов - М.: Связь. 1977 г.

3 Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник / А.А. Зайцев, А.И. Миркин; Под ред. А.В. Голомедова. – М.: Радио и связь,1989 – 640 с.

4 Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах./ Титов А.А –http://www.referat.ru/referats/015-0030.zip

5 Болтовский Ю.Г. Расчёт цепей термостабилизации электрического режима транзисторов. Методические указания. – Томск: ТИАСУР, 1981 г.

6 Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь. 1978.

7 ГОСТ 2.755 – 74 и др. ЕСКД. Обозначения условные и графические в схемах.

8 Титов А.А. Расчет широкополосных усилителей на биполярных транзисторах/ Учебное пособие ,Томск: ТУСУР, 2002.


					РТФ КП 468714.001 ПЭЗ


					Усилитель широкополосный	Лит.	Масса		Масштаб
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Сизиков
Проверил		Титов А.А.
Т. контроль						Лист 47		Листов 48

Перечень элементов

ТУСУР, РТФ,

гр. 180

Н. контроль

Утв.

Поз. Обозна-чение

Наименование

Кол.

Примечание

Катушки индуктивности

Индуктивность 183.5мГн ±5%

Индуктивность 199мГн ±5%

Конденсаторы

С1

КД-2-1.56нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С2

КД-2-261пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С3

КД-2-26.1нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С4

КД-2-3.92нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С5

КД-2-523пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С6

КД-2-226нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С7

КД-2-3.79нФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

С8

КД-2-23.7пФ ±5% ОЖО.460.203 ТУ

Резисторы ГОСТ7113-77

МЛТ – 0.125 – 1.18кОм ±10%

МЛТ – 0.125 –759Ом ±10%

МЛТ – 0.125 –22.6Ом ±10%

МЛТ – 0.125 – 130Ом ±10%

R4=R_тс_VT₁-R3

МЛТ – 0.125 – 11Ом ±10%

МЛТ – 0.125 –189Ом ±10%

МЛТ – 0.125 – 83.5Ом ±10%

МЛТ – 0.125 – 4.99Ом ±10%

МЛТ – 0.125 –12Ом ±10%

R9=R_тс_VT2-R8

Транзисторы

VT1, VT2

КТ911А аА о.339150ТУ

РТФ КП 468714.001 ПЭЗ

Усилитель широкополосный

Лит.

Масса

Масштаб

Изм.

Лиcт.

№ докум.

Подп.

Дата

Разработал

Сизиков

Проверил

Титов А.А.

Т. контроль

Лист 48

Листов 48

Перечень элементов

ТУСУР, РТФ,

гр. 180

Н. контроль

Утв.

Широкополосный усилитель

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “Схемотехника аналоговых устройств”

Студент гр. 180 Т. А. Сизиков

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

РТФ КП 468714.001 ПЗ

2003

Реферат

Курсовой проект 48 стр., 1 табл., 20 рис., 8 ист.

Объектом разработки является широкополосный усилитель.

Цель данной работы – приобретение практических навыков в расчете усилителей на примере конкретной задачи.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft World 2000, а рисунки в графическом редакторе Paint Brush.

Техническое задание

Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

1 Рабочая полоса частот: 0,8-30 МГц

2 Допустимые частотные искажения

в области нижних частот не более 1,5 дБ

в области верхних частот не более 3 дБ

3 Коэффициент усиления 30 дБ

4 Амплитуда выходного сигнала Uвых=8В

5 Диапазон рабочих температур: от +25 до +50 градусов Цельсия

6 Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=50 Ом

Содержание

1 Введение5

2 Структурная схема усилителя6

2.1 Определение числа каскадов6

3 Распределение искажений АЧХ6

4 Расчет выходного каскада7

4.1 Расчет рабочей точки7

4.1.1 Расчет рабочей точки для резистивного каскада7

4.1.2 Расчет рабочей точки для дроссельного каскада11

4.2 Выбор транзистора выходного каскада13

4.3 Расчет эквивалентных схем транзистора14

4.3.1 Расчет схемы Джиаколетто14

4.3.2 Расчет высокочастотной однонаправленной модели17

4.4 Расчет цепей термостабилизации18

4.4.1 Эмиттерная термостабилизация18

4.4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация20

4.4.3 Активная коллекторная термостабилизация21

4.5 Расчет некорректированного каскада24

4.5.1 Анализ каскада в области верхних частот24

4.5.2 Расчет искажений, вносимых входной цепью27

4.6 Расчет элементов эмиттерной коррекции29

5 Расчет входного каскада32

5.1 Расчет рабочей точки32

5.2 Выбор транзистора входного каскада33

5.3 Расчет эквивалентных схем транзистора33

5.4 Расчет схемы термостабилизации34

5.5 Расчет не корректированного каскада35

5.6 Расчет элементов эмиттерной коррекции36

5.7 Расчет искажений, вносимых входной цепью38

6 Расчёт коллекторных дросселей и разделительных ёмкостей40

7 Амплитудно-частотная характеристика усилителя43

8 Заключение45

Список использованных источников46

Схема электрическая принципиальная47

Перечень элементов48

Введение

Структурная схема усилителя

Определение числа каскадов

Рисунок2.1-Структурная схема усилителя

Распределение искажений АЧХ

Эти требования накладывают ограничения на номиналы элементов, вносящих искажения.

Расчет выходного каскада

Расчет рабочей точки

Рабочей точкой называются ток и напряжение на активном элементе при отсутствии входного воздействия.

Дата: 2019-05-28, просмотров: 172.

12 3 4 5 Следующая ⇒