Аналоговая схемотехника

Тип работы:
Практическая работа
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство связи и информатизации РФ

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Хабаровский филиал

Курсовой проект

по Аналоговой схемотехнике

Студента 3 курса СС и СК

Максимова Ю. В.

011С-289

г. Хабаровск 2011

Оглавление

схема резисторный каскад усилитель транзистор

1. Задание

2. Задача № 1

3. Задача № 2

4. Список литературы

Задание курсового проектирования. Вариант № 89

Задача № 1

Начертить принципиальную схему резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером, с использованием параллельной высокочастотной коррекции, рассчитать параметры элементов схемы, коэффициент усиления в области средних частот, входные параметры каскада и амплитуду входного сигнала. Должна быть применена эмиттерная стабилизация тока покоя. Исходные данные для расчета:

Марка транзистора

КТ357Б

Амплитуда сигнала на нагрузке,

1,5

Относительный коэффициент усиления на верхней рабочей частоте,, раз

1,2

Относительный коэффициент усиления на нижней рабочей частоте,, раз

0,85

Емкость нагрузки, пФ

35

Сопротивление нагрузки,, кОм

150

Верхняя рабочая частота,, МГц

2,5

Нижняя рабочая частота,, Гц

60

Внутреннее сопротивление источника сигнала,, Ом

200

Задача № 2

Начертить принципиальную схему инвертирующего усилителя на операционном усилителе без указания цепей подачи питания, коррекции АЧХ и элементов балансировки. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы, кроме разделительного конденсатора, определить максимально допустимую амплитуду входного сигнала и частоту полюса АЧХ спроектированного усилителя, глубину обратной связи. Исходные данные для расчета:

Коэффициент усиления ОУ,, раз

2*104

Максимальный выходной ток,, А

3*10-3

Максимальная амплитуда выходного сигнала,, В

8

Частота единичного усиления,, МГц

10

Выходное сопротивление,, Ом

200

Расчетный сквозной коэффициент усиления,, раз

600

Сопротивление источника сигнала,, Ом

100

Задача № 1

1. Приведем принципиальную схему усилительного каскада:

Рис 1. — Принципиальная схема каскада

2. Рассчитаем общую нагружающую каскад емкость:

пФ

3. По семейству нормированных частотных характеристик (Рис. 2) определяем эквивалентное сопротивление каскада в области верхних частот.

Рис. 2

Для этого на оси ординат отмечаем заданную величину. В нашем случае она составляет 1,2. Затем проводим прямую, параллельную оси абсцисс. Далее строим нормированную АЧХ, к которой проведенная прямая была бы касательной (пунктир). Из точки касания опускаем перпендикуляр на ось абсцисс для нахождения. В нашем случае=0.9.

Далее необходимо найти коэффициент коррекции. Так как построенная нами АЧХ проходит между соседними для =0,6 и =0,8, то с достаточной степенью точности можно принять =0,7. Физический смысл коэффициента коррекции — квадрат добротности контура.

4. Затем рассчитывается величина и сопротивление в цепи коллектора, так как образуется параллельным соединением и:

Ом

Ом

Для выбираем ближайшее номинальное значение: =1.6 КОм.

5. Теперь определяем индуктивность корректирующей катушки:

Гн

6. Далее рассчитаем амплитуду тока в нагрузке и тока покоя транзистора:

А

А

7. Напряжение покоя должно быть в несколько раз больше амплитуды сигнала. По условию. Поэтому удобно принять (при этом напряжении обычно измеряются параметры транзисторов).

8. Расчет элементов схемы эмиттерной стабилизации тока покоя начинается с определения величин токов базы и делителя:

,

где

А

А

Падение напряжения на резисторе:

,

где

Ом

В соответствии с таблицей номиналов Ом

Входное сопротивление транзистора:

где -сопротивление базы (спр. параметр).

Ом

Потенциал базы:

,

где В — напряжение база-эмиттер для маломощных кремниевых транзисторов при токе покоя измеряемого единицами миллиампер. Расчетная величина тока покоя устанавливается при настройке путем подбора сопротивлений резисторов базового делителя.

В

Напряжение источника питания:

В

Сопротивление резисторов делителя:

Ом

Ом

В соответствии с таблицей номиналов:

кОм

кОм

9. Коэффициент усиления каскада:

10. Входное сопротивление и выходная емкость каскада:

где: — граничная частота транзистора

-сопротивление эмиттера,

А

— емкость коллектора

Ом

ФпФ

11. Амплитуда входного сигнала:

ВмВ

12. Величина допустимых искажений в области нижних частот распределяется с учетом разрешенной к применению элементной базы и других соображений между переходной цепью и цепью. В данном случае ограничений нет и можно принять

Тогда

Ф

В соответствии с таблицей номиналов: ФнФ

где:

Ом

— эквивалентное сопротивление генератора сигнала

— крутизна характеристики тока эмиттера

Тогда:

Ф

Результирующее значение выбираем по таблице:

Ф=мкФ

Задача № 2

1. Нарисуем принципиальную схему усилителя (Рис. 3).

Цепи коррекции и балансировки индивидуальны для каждого усилителя, и поэтому на рисунке не показаны.

Рис. 3

2. Расчет начинается с определения сопротивления резистора защиты:

Ом

принимаем ГОСТ R4=3кОм

где: — максимальная амплитуда выходного сигнала

— максимальный постоянный выходной ток

Справедливость приведенного выражения можно пояснить с помощью амплитудной характеристики ОУ, приведенной на Рис. 4:

Рис. 4 — Амплитудная характеристика ОУ

Буквами и отмечено напряжение источников питания, а буквами и — максимальная амплитуда выходного сигнала. На Рис. 4, но это условие на практике не всегда выполняется. Полный раствор входной характеристики, как правило, измеряется долями милливольта. Поэтому в схемах обработки аналоговых сигналов с помощью ООС его приходится искусственно расширять. С помощью предотвращают перегрузку ОУ. Следует отметить, что значительная часть ОУ снабжена внутренней защитой и тогда не ставится.

3. Далее надо рассчитать сопротивление резистора. При этом следует учитывать два обстоятельства. Во-первых, сопротивление не должно шунтировать нагрузку, а, во-вторых, сопротивление желательно выбирать возможно меньшей величины, чтобы обеспечить минимальные фазовые искажения в цепи ОС.

Часто выбирают.

Ом=кОм.

В соответствии с таблицей номиналов выбираем кОм.

4. Прежде, чем приступить к расчету, следует обратиться к двум вспомогательным формулам. Коэффициент усиления ОУ, охваченного ООС, рассчитывается по формуле:

,

где — коэффициент усиления без ООС

— коэффициент передачи цепи обратной связи.

В данном случае

Поскольку по условию и заданы, то необходимо согласно первому выражению рассчитать величину:

Согласно второму выражению

Ом.

По таблице выбираем номинальное значение: Ом.

Для того, чтобы не дебалансировать усилитель за счет хотя и малых, но всё же имеющих место входных токов, выбирают.

5. Входное и выходное сопротивления рассчитываются по формулам:

Ом

Ом=6,7kOm

6. Входная емкость самого ОУ (несколько пикофарад) пренебрежимо мала по сравнению с емкостью, вносимой за счет параллельной по входу ООС. Собственно емкостная составляющая цепи ООС создается за счет проходной емкости резистора (на Рис. 3 обозначена пунктиром).

Тогда ,

где пФ:

Ф=6нФ

7. Максимальная амплитуда входного сигнала зависит только от максимальной амплитуды выходного сигнала и коэффициента усиления:

В=1,3мВ

8. Глубина обратной связи:

9. Определение частоты полюса. У реальных ОУ АЧХ круто падает при увеличении частоты сигнала. Для проведения инженерных расчетов удобно пользоваться идеализированной АЧХ, приведенной на Рис. 5. На оси ординат в логарифмическом масштабе отмечается паспортная величина, а на оси абсцисс — частота единичного усиления — это частота, на которой уменьшается до единицы.

По заданию ,= 10 МГц.

Затем от отметки на оси ординат проводится прямая, параллельная оси абсцисс, до частоты

Гц

и эта точка соединяется с отметкой. Всегда наблюдается закономерность: чем больше, тем меньше.

Для нахождения частоты на оси ординат идеализированной АЧХ отмечается заданный коэффициент усиления и проводится прямая, параллельная оси абсцисс до пересечения с АЧХ (пунктир на Рис. 5). Из точки пересечения опускается перпендикуляр на ось абсцисс. АЧХ спроектированного усилителя будет ограничиваться горизонтальной пунктирной линией и склоном АЧХ ОУ.

Рис. 5 — Идеализированная АЧХ усилителя

Список литературы

1. Задания и методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Основы схемотехники» А. В. Ананьин, СибГУТИ ХФ, 2002

2. Аналоговая схемотехника устройств радиосвязи, радиовещания и телевидения А. В. Ананьин, СибГУТИ ХФ, 2000

3. Пособие по выполнению и оформлению курсовых работ и дипломных проектов.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой