82578

ЛИНЕЙНЫЙ ОДНОКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассчитать элементы схемы однокаскадного усилителя, удовлетворяющего указанным техническим требованиям: Усилительный каскад выполнить по заданной схеме с общим эмиттером; Рекомендуемый тип транзистора КТ-347А; Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 1,5 В...

Русский

2015-02-28

960 KB

5 чел.

PAGE  11

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Институт автоматики и вычислительной техники

Кафедра электрофизики

Курсовая работа

ЛИНЕЙНЫЙ ОДНОКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

СИГНАЛА ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

                                           Выполнил

Студент                 Ларин Александр Анатольевич

Группа                   А-8-08

Дата                         10 мая 2010

                                           Принял

Преподаватель       Кобяк Александр Трофимович

Оценка

Дата

                                                               Москва, 2010 г.

                                                     Содержание

1. Задание на проектирование и исходные данные……………………...

2. Обоснование и расчёт элементов усилительного каскада………..…

2.1. Принципиальная схема усилительного каскада………..

2.2. Вольтамперные характеристики транзистора…………..

2.3. Справочные данные на транзистор……………………….

2.4. Расчёт резисторов……………………………………………

2.5. Расчёт конденсаторов………………………………………..

3. Перечень элементов (спецификация)……………………………………

4. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ………………………

4.1. Схема моделирования………………………………………..

4.2. Статический анализ схемы………………………………….

4.3. Частотные характеристики усилителя…………………….

4.4. Амплитудная характеристика усилителя…………………

4.5. Выводы…………………………………………………………

5. Список использованной литературы…………………………………….

1. Задание на проектирование и исходные данные

Рассчитать элементы схемы однокаскадного усилителя, удовлетворяющего указанным техническим требованиям:

1. Усилительный каскад выполнить по заданной схеме с общим эмиттером;

2. Рекомендуемый тип транзистора КТ-347А;

3. Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 1,5 В;

4. Коэффициент усиления напряжения  при заданном сопротивлении нагрузки  Ом и внутреннем сопротивлении источника сигнала  Ом;

5. Усилитель при заданной емкости нагрузки  пФ должен обеспечить полосу пропускания  Гц …  Гц;

6. Температурный диапазон работы усилителя: -40ºС…+60ºС.

2. Обоснование и расчёт элементов усилительного каскада

2.1. Принципиальная схема усилительного каскада

Рис. 1 Принципиальная схема усилительного каскада

2.2. Вольтамперные характеристики транзистора

Рис. 2 Входная вольт-амперная характеристика (ВАХ) транзистора КТ-347А

Рис. 3 Выходная ВАХ транзистора КТ-347А

2.3. Справочные данные на транзистор КТ3107А

- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером .

- Предельная частота коэффициента передачи тока МГц.

- Емкость коллекторного перехода  пФ.
- Емкость эмиттерного перехода  пФ.

- Предельно допустимый ток коллектора в режиме насыщения  мА.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер  В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база  В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база  В.

- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора  мВт.

Определение h-параметров по входной и выходной ВАХ

Выбор рабочей точки транзистора:

  1.  По выходной ВАХ транзистора определим границу

режима насыщения  В.

  1.  Запас для ухода рабочей точки из-за

термонестабильности (из диапазона 1..2В):  В.

  1.  Амплитуда неискаженного выходного сигнала  В.
  2.  Тогда напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке  В.
  3.  Источник питания – источник ЭДС с напряжением

(из соображений Eп =(3..4)*  и номинального ряда):  В.

  1.  На линейном участке входной ВАХ выберем точку

мА (напряжению база-эмиттер В), соответствующую одной из характеристик серии Iк(U) 

  1.  Из известного тока базы найдем ток коллектора и эмиттера:

  1.  Зная две точки (Eп;0) и (;) проведем прямую сопротивления по постоянному току и найдем

Ом

  1.  Выберем из соображений

Ом

  1.  Т.к. для данной схемы , то

 Ом с учетом номинального ряда Ом

  1.  Отсюда определим сопротивление выходной части каскада по переменному току

Ом

  1.  Зная  и  составим уравнения прямых и проведем их на выходной характеристике:

                            

  1.  По данному  можем записать уравнение для линии мощности:

 

Рис. 4 Нагрузочные прямые по переменному и постоянному токам

  1.  Линии нагрузки лежат ниже линии мощности значит рабочая точка выбрана верно

Выбор Rб:

  Rб будем получать из соотношения Rб = Rэ(S-1), выбирая значения S  таким образом, чтобы выполнялись соотношения:

      0<<1

     

Где ,( берется из диапазона 1.5 .. 2 мВ/градус) = 1.5мВ/гр

                      из условия(-40º..60º) => º

 - уход напряжения базы из-за изменения температуры

- изменение тока коллектора из-за разброса

При S = 6:

Rб = Rэ(S-1)= 1231 Ом

 < 1  - выполнено

 - выполнено

Значит Rб = 1231 выбрано верно

Выбор R1 и R2:

                  

                            кОм

  С учетом номинального ряда:

     R1 = 3.6 кОм

     R2 = 2 кОм

  Проверим будет ли при выбранных R1 и R2 обеспечивается ли  выбранный ток :

                значит R1 и R2 выбраны верно

 

   

Н - параметры:

    (при )

    (при )

    (при )

    (при )

Выбор Rэ1 и Rэ2:

  Rэ1 будем выбирать с учетом требуемого коэффициента усиления   напряжения Ku

                 

  По заданию необходимо обеспечить > 5:

                                    Каскад ОЭ    

     

  

                       > 5

       

  

  Где  и :        Ом

      

Будем брать значения  > 5, и рассчитывать Rэ1 и , затем подставлять   полученные значения в формулу .  увеличиваем до тех пор пока  не станет > 5

    

При =7: Ом,  Ом,    

            

Получившиеся параметры каскада:

     Ом   

     Ом        

 

2.5. Расчёт конденсаторов

Рассчитаем разделительные конденсаторы Ср1р2,Сэ

мкс;

Полагая, что :

мс

Тогда из формул:

,

  

находим Ср1 = 2.2 мкФ, Ср2 = 1.2 мкФ, мкФ

    Проверим, превысит ли полученное значение верхней границы частоты требуемое по условию:  кГц. Для этого должно выполниться условие  (1).

с;

;

с;    

с, где .

с – условие (1) выполнилось.

Верхняя граница полосы пропускания:

кГц.

3. Перечень элементов (спецификация)

Поз.

Название

Кол-во

Примечание

Резисторы

1

R1

С2-23-0,062Вт-3,6кОм + 5 %

1

2

R2

С2-23-0,062Вт-2 кОм + 5 %

1

3

Rэ1

С2-23-0,062Вт-39Ом + 5 %

1

4

Rэ2

С2-23-0,062Вт-200Ом + 5 %

1

5

Rк

С2-23-0,125Вт-360Ом + 20 %

1

Конденсаторы

6

Ср1

К53-4 2,2мкФ х 6В + 20%

1

7

Ср2

К53-4 1,2мкФ х 6В + 5%

1

8

Сэ

К53-4 62мкФ х 6В + 20%

1

Транзисторы

9

VT

КТ347А

1

Источники питания

7

BP5041A

1

12В

 

4. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ

4.1. Схема моделирования

Рис.5 Схема моделирования

4.2. Статический анализ схемы

Рис.6 Анализ схемы по постоянному току(токи)

Рис.7 Анализ схемы по постоянному току

(напряжения и мощности)

4.3. Частотные характеристики усилителя

Рис.8 Амплитудочастотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики

Рис.9 Анализ верхней и нижней границ полосы пропускания

4.4. Амплитудная характеристика усилителя

4.5. Выводы

На рис. 6 видно, что токи и напряжения приближённо соответствуют рассчитанным, транзистор работает в линейном режиме. Рис. 9 иллюстрирует полосу пропускания усилителя, верхняя и нижняя границы удовлетворяют условию задания. Коэффициент усиления превышает требуемый. На амплитудной характеристике видно, что искаженние выходного сигнала происходит при амплитуде больше 3 В.

  Сводные данные

Задание

Расчёт

ЭВМ

Коэффициент

усиления по

напряжению

5

5.4

5.2

Мимальная

амплитуда

неискаженного

сигнала, В

1.5

1.5

3

Нижняя граница

полосы пропускания, Гц

200

-

141

Верхняя граница

полосы пропускания, Гц

1

688к

1.482MHz

Расчёт

ЭВМ

Коллекторный ток, мА

13

13.16

Напряжение коллектор-эмиттер,           

                     В

4

4.1

Ток базы, мкА

200

216

5. Список использованной литературы

  1.  Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.
  2.  Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1977.

Вольтамперные характеристики транзисторов. http://elf.mpei.ac.ru/kat/electron


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12353. Изучение электрических колебаний в связанных контурах 252 KB
  Лабораторная работа № 24 Изучение электрических колебаний в связанных контурах 1. Цель работы: Изучение обмена энергии в системе электрических контуров слабо связанных между собой. 2. Колебательные системы со слабой связью. Рассмотрим систему двух одинаковых мая
12354. Изучение свойств p-n перехода 283 KB
  Лабораторная работа № 23 Изучение свойств pn перехода 1. Цель работы: изучение вольтамперных характеристик при прямом и обратном направлении протекающего через переход тока и вольтфарадной зависимость емкости перехода от приложенного напряжения характеристики pn...
12355. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре 343.5 KB
  Лабораторная работа № 22 Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре 1. Цель работы: изучение зависимости тока в колебательном контуре от частоты источника включенного в контур измерение резонансной частоты контура. 2. Вынужденные колебания в RLCконтур
12356. Скин-эффект в металле 182.5 KB
  Лабораторная работа № 21 Скинэффект в металле 1. Цель работы: Изучение скинэффекта в металле. 2. Электромагнитная индукция. Вихревое электрическое поле. Явление электромагнитной индукции состоит в том что в проводящем контуре находящемся в переменном магнитном
12357. Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла 198.5 KB
  Лабораторная работа № 20 Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла 1. Цель работы: исследование магнитного поля на оси соленоида с использованием датчика Холла. 2. Методика измерений. Сначала получим выражение для расчета индукции магнитного пол
12358. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона 245 KB
  Лабораторная работа № 19 Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона 1. Цель работы: измерение удельного заряда |e|/m электрона. 2. Методика измерений Существуют различные методы определения отношения |e|/m в основе которых лежат результа...
12359. Исследование распределения термоэлектронов по скоростям 146 KB
  Лабораторная работа № 18 Исследование распределения термоэлектронов по скоростям 1. Цель работы: экспериментальное исследование распределения Максвелла. 2. Обоснование метода исследования. В замкнутом сосуде наполненном газом при температуре Т устанавливается...
12360. Ремонт стартера 427 KB
  Стартер является основным прибором системы пуска двигателя и представляет собой четырехнолюсный электродвигатель для преобразования электрической энергии аккумуляторной батареи в механическую и передачи ее на маховик с целью прокрутки коленчатого вала двигателя.
12361. Определение характеристик постоянного магнита по измерениям с датчиком Холла 249.5 KB
  Лабораторная работа № 16 Определение характеристик постоянного магнита по измерениям с датчиком Холла 1. Цель работы: Определение характеристик постоянного магнита по измерениям с датчиком Холла. 2. Эффект Холла. Эффект Холла заключается в том что если пропустит...