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

2 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

5683. Інформаційно-аналітична діяльність. Наукова обробка документів 677.5 KB
  Обсяг і зміст матеріалу, що увійшов до конспекту лекцій відповідають вимогам робочої програми з дисципліни Інформаційнно - аналітична діяльність. Конспект лекцій містить мету і завдання дисципліни, програму курсу. У кінці конспекту лекцій пода...
5684. Адміністративний менеджмент. Теорія адміністративного менеджменту 67.27 KB
  Адміністративний менеджмент Тема. Теорія адміністративного менеджменту Історичні передумови та еволюція адміністративного менеджменту Розвиток АМ розпочинається від древніх цивілізацій до нової історії (від зародження менеджменту як особливого науко...
5685. Предмет, задача та методи психології і педагогіки 352.59 KB
  Предмет,задача та методи психології і педагогіки ПИТАННЯ Визначення предмета психології і педагогіки. Різноманітні теорії про природу психіки. Задача психології і педагогіки як наук та навчального предмета в НАУ. ...
5686. Психологічна характеристика особистості 361.73 KB
  Психологічна характеристика особистості Питання Поняття та сутність особистості. Основні фактори й умови формування особистості. Психологічні особливості та психологічна структура особистості...
5687. Структура і типи особистості 121 KB
  Структура і типи особистості Спрямованість особистості тамотивація поведінки людини. Якості спрямованості особистості. Сутність характеру людини, основні групи рис характеру. Типологія харак...
5688. Психологічні особливості спілкування і діяльності людини 308.03 KB
  Психологічні особливості спілкування і діяльності людини Значення спілкування у житті та діяльності людини. Функції та види спілкування. Засоби спілкування. Поняття про групи та колектив. Діяльність та ї...
5689. Психологічні основи навчання та виховання 222.47 KB
  Психологічні основи навчання та виховання Загальні поняття про навчання та виховання. Сутність і види навчання. Принципи навчання. Психологічні особливості виховання особистості...
5690. Унификация методов количественного определения лекарственных средств 139 KB
  Унификация методов количественного определения лекарственных средств Количественное определение - это заключительный этап фармацевтического анализа. Выбор оптимального метода количественного определения зависит от возможности оценить лекарствен...
5691. Генетика вирусов. Структурная организация генома клетки 138.5 KB
  Величайшие достижения середины XX века - открытие дискретных единиц наследственности (генов), разработка хромосомной теории наследственности, развитие биохимической генетики микроорганизмов и установление принципа один ген...