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

21827. ВОЗВЕДЕНИЕ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ 85 KB
  Конструктивно современные высотные здания являются каркасными это железобетонный стальной или комбинированный каркас с пространственным ядром жёсткости или с плоскими диафрагмамисвязями рис. В большинстве высотных зданий предусмотрено ядро жёсткости которое воспринимает горизонтальные нагрузки от примыкающих частей здания и обеспечивает устойчивость и пространственную жёсткость всего здания в процессе монтажа и эксплуатации. Ядра жёсткости обычно выполняют из железобетона хотя в металлических каркасах ядро может быть стальным....
21828. СТРОИТЕЛЬСТВО ДЕРЕВЯННЫХ ЗДАНИЙ 42 KB
  Технология производства строительномонтажных работ включает в себя следующие основные процессы: земляные работы под фундаменты; устройство фундаментов с гидроизоляцией; установка обвязочного бруса по периметру стен; укладка элементов пола 1 этажа по обвязочному брусу с утеплением и изоляционными слоями; устройство чёрного пола; монтаж стен и перегородок первого этажа; устройство проёмообразователей под окна и двери из пилёного леса перемычек и стоек ; окончательное проектное соединение элементов между собой; монтаж или устройство...
21829. МОНТАЖ БОЛЬШЕПРОЛЁТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 78.5 KB
  Конструктивно покрытия выполняются следующих типов рис.: Металлические фермы и балочные системы иногда предварительно напряжённые с затяжками; Арочные и купольные системы; Перекрёстностержневые системы типа структур; Железобетонные пространственные покрытия оболочки арки складки ; Висячие покрытия мембранные тонколистовые с жесткими нитями подвесные плоскостные и пространственные; Вантовые покрытия вантовые сетки вантовобалочные системы висячие оболочки вантовые фермы комбинированные системы; Пневматические...
21830. МОНТАЖ ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ – МАЧТ, БАШЕН, ТРУБ 51 KB
  МОНТАЖ ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ МАЧТ БАШЕН ТРУБ 15. При возведении высотных сооружений наиболее распространены следующие методы: наращивание конструкций в проектном положении поярусное возведение снизу вверх; монтаж поворотом предварительная сборка сооружения на земле в горизонтальном поолжении с последующим поворотом вокруг шарнира в вертикальное проектное положение; подращивание конструкции сборка в вертикальном положении начиная с самых верхних секций их подъём подведение под них последующих секций их общий подъём до...
21831. ВОЗВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ 37.5 KB
  Днище и корпус устраивают из цельносварных рулонированных на заводе полотнищ. Изготавливают рулонные заготовки на специальных двухярусных стендахконвейерах имеющих посты раскроя; сборки и прихватки листов; сварки с одной стороны; сварки с другой стороны; испытания и рулонирования. Готовую заготовку сворачивают в рулон на центральную стойку покрытия или шахтную лестницу и закрепляют от самопроизвольного разворачивания специальными планками на сварке. Готовые к отправке рулоны имеют габариты: высота 3м; длина 12 или 18м; вес 21 или 47т.
21832. СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ 282 KB
  Профили автомобильной дороги: А Поперечный профиль; Б продольный профиль; 1 разделительная полоса 2 дорожная одежда 3 укрепительная полоса 4 обочина 5 основание под дорожную одежду 6 тело насыпи 7 уклоны поперечный и продольный 8 кювет 9 зона сосредоточенного ведения работ 10 естественный профиль местности. Ознакомимся с терминологией характеризующей основные конструктивные элементы автомобильных дорог: поперечный профиль поперечное сечение автодороги характеризующее составляющие конструктивные...
21833. СТРОИТЕЛЬСТВО ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В УСЛОЖНЁННЫХ УСЛОВИЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА 50.5 KB
  Возведение строительных объектов в условиях плотной городской застройки. При строительстве в условиях плотной городской застройки возникает ряд факторов соблюдение которых обеспечивает качество и долговечность не только непосредственно возводимых объектов но и окружающих их соружений. Для ограничения складских площадей можно организовывать монтаж строительных конструкций с колёс применять максимально укрупнённые элементы применять апробированные в аналогичных условиях передовые строительные технологии.
21834. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 40 KB
  При составлении строительной технологической документации и выборе технологий выполнения тех или иных строительных процессов необходимо учитывать следующие факторы: наличие повышенного шумового фона сопровождающего почти все механизированные строительномонтажные работы; динамическое воздействие работающих механизмов на окружающие строения и грунты; выброс в атмосферу большого количества пылевых частиц различных фракций и газов от двигателей внутреннего сгорания; выработка большого количества строительных отходов в том числе...
21835. КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 81.5 KB
  Общие положения Возведение зданий и сооружений невозможно без применения различых машин механизмов и приспособлений облегчающих ведение строительно монтажных работ. Это способ механизированного производства работ при котором все основные и вспомогательные процессы и операции выполняются комплектами машин и механизмов взаимоувязанными по своей производительности и эксплуатациионным параметрам. За расчётный параметр принимается объём работ выполняемый основной ведущей машиной в единицу времени. При подборе комплекта машин и механизмов...