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

82625. Легкая атлетика. Спринт 86.5 KB
  Спринт — совокупность легкоатлетических дисциплин, где спортсмены соревнуются в беге на короткие дистанции («бег на скорость») по стадиону. Длина дистанции в спринте составляет от 30 до 600 метров. В программу Олимпийских игр включен гладкий бег на 100, 200 и 400 метров у мужчин и женщин...
82626. Легкая атлетика. Бег на средние дистанции 393 KB
  Бег на средние дистанции это бег на расстояние от 800 метров до двух километров. Он является одним из популярных видов легкой атлетики так как не такой продолжительный как бег на длинные дистанции и не настолько быстрый как спринт.
82627. Закаливание и личная гигиена школьника 98.5 KB
  Запомните: 5 золотых правил закаливания которые будут полезны для вашего ребенка а также и для вас уважаемые родители. Для закаливания необходимо совсем немного времени 510 мин однако эти процедуры важно выполнять ежедневно и не позволять прерываться особенно через лень.
82628. СПОРТИВНАЯ ХОДЬБА 161.5 KB
  Зарождение и становление спортивной ходьбы как вида легкой атлетики относится к середине XIX в. Он продолжался вплоть до включения соревнований по спортивной ходьбе на 35 км и 10 км в программу Олимпийских игр 1908 г. В это время происходит становление спортивной ходьбы как олимпийского вида.
82630. В. Чухліба «Повінь» 105 KB
  Мета: вдосконалювати навички виразного читання уміння швидко орієнтуватися в тексті збагачувати словник учня; виховати спостережливість любов до природи привчати їх до мудрого використання природи; виховувати цілісне ставлення до природи поясняти місце людини в природі розуміння необхідності...
82631. Творчість Василя Сухомлинського. Що означає бути людиною 99.5 KB
  Мета. Розширити знання учнів про творчість В.О. Сухомлинського, вчити їх розуміти текст; розвивати навички читання, уміння висловлювати свої міркування про розуміння морально-етичних проблем, збагачувати уявлення школярів про людяність, сприяти осмисленню філософського поняття «слід людини на землі»...
82632. Порядок виконання дій одного ступеня і різних ступенів 170 KB
  Мета. Ознайомити учнів з порядком виконання дій одного ступеня і різних ступенів; формувати навички розв’язувати навички розв’язування прикладів і задач, які включають дії різних ступенів. Хід уроку: Оргмомент. Який зараз урок? (Математика)