43537

Схематехника электронных устройств. Проектирование усилителя

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Выбор типов пассивных компонентов усилителя Литература Задание на проектирование: Рассчитать предварительный усилитель мощности с парафазным выходом по следующим исходным данным: Коэффициент усиления не менее 30Дб; Полоса пропускания от 20 Гц до 10 КГц; Допустимая неравномерность частотной характеристики: Mн=Mв=141; Амплитуда выходного сигнала не менее 3 В; Входное сопротивление не менее 50 КОм; Сопротивление нагрузки не более 300 Ом; Ёмкость нагрузки 10 пФ;...

Русский

2013-11-05

360 KB

2 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Ижевский государственный технический университет

Кафедра КРА

Курсовая работа

по схематехнике электронных устройств

«проектирование усилителя»

вариант №11

выполнил студент гр. 671:                                               Коробейников С. В.

принял:                                                                               Дерендяев С. А.

Ижевск

2003

Содержание:

1.  Задание на проектирование----------------------------------3

2.  Определение числа каскадов усилителя-----------------------3

3.  Определение типа транзисторов------------------------------3

4.  Выбор схемы усилителя--------------------------------------4

5.  Расчёт режимов работы транзисторов по постоянному току-----5

6.  Оценка нелинейных искажений--------------------------------8

7.  Определение параметров схемы замещения---------------------9

8.  Расчёт номиналов пассивных элементов----------------------10

9.  Составление эквивалентной схемы усилителя-----------------11

10. Расчёт АЧХ усилителя--------------------------------------12

11. Уточнение схемы и параметров элементов--------------------13

12. Выбор типов пассивных компонентов усилителя---------------14

13. Заключение------------------------------------------------15

14. Литература------------------------------------------------15

  1.  Задание на проектирование:

Рассчитать предварительный усилитель мощности с парафазным выходом по следующим исходным данным:

Коэффициент усиления – не менее 30Дб;

Полоса пропускания от 20 Гц до 10 КГц;

Допустимая неравномерность частотной характеристики: Mн=Mв=1,41;

Амплитуда выходного сигнала не менее – 3 В;

Входное сопротивление не менее 50 КОм;

Сопротивление нагрузки не более 300 Ом;

Ёмкость нагрузки – 10 пФ;

Напряжение источника питания – 12 В;

  1.  Определение числа каскадов:

Число необходимых каскадов равно трём:

1-й каскад – схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Этот каскад обеспечивает большое входное сопротивление, необходимое нам по условиям поставленной задачи;

2-й каскад – схема с общим эмиттером. Этот каскад обеспечивает усиление сигнала. На выходе этого каскада создаётся усиленное переменное напряжение;

3-й каскад -  фазоинверсный каскад (каскад с разделённой нагрузкой). Этот каскад обеспечивает парафазный выход.

  1.  Определение типа транзисторов:

Выберем транзистор n-p-n типа, Q2N3904 исходя из его данных:

fгр300 МГц;  fгр>fв=10 КГц;

Uce проб.=30 В; Uce проб.>Ec=12 В;

Ic проб =200 mA;

h21=100..300.

  1.  Выбор схемы усилителя:

Выбираем схему многокаскадного усилителя с конденсаторной связью и с тремя каскадами: эмиттерный повторитель, схема с общим эмиттером и фазоинверсный каскад.

Где R2 – определяет рабочую точку в каскаде с ОК;

R4, R5 – определяют рабочую точку в каскаде с ОЭ;

R8, R9 – определяют рабочую точку в фазоинверсном каскаде;

R3 – нагрузочное сопротивление каскада с ОК;

R6 – нагрузочное сопротивление каскада с ОЭ;

R10, R11 – нагрузочные сопротивления фазоинверсного каскада;

R5 – сопротивление обратной связи, необходимое для стабилизации рабочей точки;

R12, R13 – сопротивления нагрузок;

R1 – сопротивление синусоидального источника напряжения;

C1, C2, C4, C5, C6 – необходимы для снятия постоянной составляющей с предыдущего каскада;

С3 – блокировочный конденсатор, снижает влияние ООС на коэффициент усиления;

C7 – ёмкость нагрузки;

  1.   Расчёт режимов работы транзисторов по постоянному току:

Фазоинверсный каскад:

; ;;

;

;

;

;

из соответствующих характеристик транзистора найдём и:

; ;

;

;

;

;

;

;   ;

.

Общий эмиттер:

; ;

;

;

;

;

из соответствующих характеристик транзистора найдём и:

; ;

;

;

;

;

;

;

Общий коллектор:

; ;

;

;

;

;

из соответствующих характеристик транзистора найдём и:

; ;

;

;

;

;

Входное сопротивление удовлетворяет постановке задачи.

Получили:

R1=10 Ом

R8  =2,433 кОм

R2=114,417 кОм

R9  =1,768 кОм

R3=6000 Ом

R10=150 Ом

R4=49,289 кОм

R11=150 Ом

R5=26,067 кОм

R12=300 Ом

R6=600 Ом

R13=300 Ом

R7=240 Ом

6. Оценка нелинейных искажений:

Подадим входное напряжение  и оценим нелинейные искажения:

Оценка нелинейных искажений производится при помощи коэффициента нелинейных искажений:

;

7. Определение параметров схемы замещения транзисторов в рабочей точке:

Фазоинверсный каскад и каскад с ОЭ:

Для транзисторов в этих схемах рабочая точка одна:

; ;

 ;

- определено ранее;

- взяли из справочника;  ;

;

Общий коллектор:

; ;  ;

;             ;

- взяли из справочника;  ;

;

8. Расчёт номиналов пассивных элементов:

Каскад с ОК:

;   ;

;

;

Каскад с ОЭ:

;   ;

;

;

;

Фазоинверсный каскад:

;

;

;

.

9. Составление эквивалентной схемы усилителя:

R2=114,417 кОм;

R4||R5=49289||26067=17,049 кОм;

R8||R9=2433||1768=1,024 кОм;

Rвх1=4,388 кОм;

Rвх2=Rвх3=465 Ом;

Rвых1=79,439 кОм;

Rвых2=Rвых3=7,751 кОм;

Rк1=600 Ом;

Rк2||Rэ – через это обозначение показано, что Rк2=Rэ=150 Ом;

Ср1=0,158 мкФ;

Ср2=Ср3=7,614 мкФ;

Свых=4,5 пФ;

Свх=0,04 пФ.

10. Расчёт АЧХ усилителя:

Подадим на вход сигнал с амплитудой  и проверим, что мы получили на выходе и посмотрим на АЧХ:

Видим, что на выходе получили сигнал с амплитудой – 2.4V, что не удовлетворяет нашим условиям.

Видим, что полоса пропускания – от 1294 Гц до 8129 кГц, что тоже не удовлетворяет нашим условиям.

Необходимо уточнение схемы и параметров элементов.

11. Уточнение схемы и параметров элементов:

Для уточнения повысим разделительные ёмкости на два порядка, а также увеличим на один порядок ёмкость блокировочного конденсатора и посмотрим на выходную амплитуду и АЧХ:

С1=15,8 мкФ;

С2=С4=761,4 мкФ;

С3=6631,5 мкФ;

С5=С6=65,8 мкФ;

На выходе получили 3V;

Получили полосу пропускания – от 19 Гц до 8 МГц;

Добились требований технического задания.

12. Выбор типов пассивных компонентов усилителя:

обозначение

Рассчитанные номиналы

Выбираемые номиналы E24

R1

10 Ом

10 Ом

R2

114,417 кОм

120 кОм

R3

6 кОм

6,2 кОм

R4

49,289 кОм

51 кОм

R5

26,067 кОм

27 кОм

R6

600 Ом

620 Ом

R7

240 Ом

240 Ом

R8

2,433 кОм

2,4 кОм

R9

1,768 кОм

1,8 кОм

R10,R11

150 Ом

150 Ом

R12,R13

300 Ом

300 Ом

С1

15,8 мкФ

16 мкФ

С2, С4

761,4 мкФ

820 мкФ

С3

6631,5 мкФ

6800 мкФ

С5, С6

65,8 мкФ

68 мкФ

13. Заключение:

В процессе работы над курсовым проектом я научился:

- проектировать усилители мощности с парафазным выходом;

- работать с программой DesignLab;

- выбирать рабочую точку и строить нагрузочную прямую;

- вычислять АЧХ усилителя.

14. Литература:

- Буланов Ю. А., Усов С. Н. - “Усилители и радиоприемные устройства”, Москва, “Высшая школа”, 1980.

- Войшвилло Г. В. - “Усилительные устройство”, Москва,  “Радио и связь”, 1983.

- Демаков Ю. П. - “Курсовое проектирование компонентов РЭС”,  издательство ИжГТУ, 2002.

- Забродин Ю. С. - “Промышленная электроника”, Москва, “Высшая школа”, 1982.

- Нефедов А. В. - “Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги”, “Москва, Радио и связь”, 1990.

- Степаненко И. П. “Основы теории транзисторов и транзисторных схем”,  “Энергия”, Москва, 1967.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5363. Вымогательство и его криминалистическая характеристика 146 KB
  Вымогательство и его криминалистическая характеристика Одним из наиболее опасных посягательств на государственную или общественную собственность, а также на личные интересы граждан, является вымогательство (как основная статья доходов организованной...
5364. Основы синергетики 78.5 KB
  В последние годы наблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарному направлению, получившему название синергетика. Издаются солидные монографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные и международные ко...
5365. Уровни познания. Эмпирическое и теоретическое исследование 67 KB
  Уровни естественнонаучного познания Изучение естествознания нужно не только для того, чтобы мы как культурные люди знали и разбирались в его результатах, но и для понимания самой структуры нашего мышления. Итак, мы отправляемся в безбрежное море поз...
5366. Механизм излучения. Виды спектральных анализов 34.44 KB
  Спектр - это разложение света на составные части, лучи разных цветов. Метод исследования химического состава различных веществ по их линейчатым спектрам испускания или поглощения называют спектральным анализом. Для спектрального анализ...
5367. Составление гидравлической схемы и рассчет привода волочно-пакетирущей машины 159.5 KB
  Исходные данные для проектирования Валочно-пакетирующая машина. Поворот платформы. Нагрузка на штоке гидроцилиндра - Т=130 (кН) Скорость движения штока цилиндра – V=24 (м/с) Температура окружающей среды...
5368. Проектирование агрегатного участка и повышение технологического процесса в агрегатном участке 950 KB
  Транспортный комплекс Республики Беларусь занимает исключительно важное место в жизнеобеспечении ее многоотраслевой экономики и реализации социальной политики государства. Устойчивое и эффективное его функционирование является необходимым у...
5369. Метод оценки загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом с использованием геоинформационных систем 669.5 KB
  Актуальность темы В 2007 году выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на территории Российской Федерации достигли 16,3 млн. тонн при неуклонном росте объема выбросов с 1997 г. В большинстве городов вкл...
5370. Проектирование техпроцесса изготовления детали ось 97 KB
  Целью представленного курсового проекта являлось проектирование техпроцесса изготовления детали ось. В результате был разработан техпроцесс, состоящий из девяти операций, приведены расчеты режимов резания, припусков, дано описание и расче...
5371. Основы внешнеэкономической деятельности 38 KB
  Определите круг вопросов, относящихся к компетенции федеральных органов. В компетенции федеральных органов решение следующих вопросов: Определение основных принципов осуществления ВЭД и внешнеэкономической политики России в целом ...