84622

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 КТ363А; Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 2,5 В...

Русский

2015-03-20

433 KB

3 чел.

PAGE  3

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Институт автоматики и вычислительной техники

Кафедра электрофизики

Курсовая работа

ЛИНЕЙНЫЙ ОДНОКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

СИГНАЛА ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

Выполнил

Студент

Чирва Елена Владимировна

Группа

А-08-08

Дата

25 мая 2011 г.

 

Принял

Преподаватель

Батянина Алла Павловна

Оценка

Дата

Москва, 2010 г.

Содержание

1. Расчетное задание и исходные данные

3

2. Расчёт элементов усилительного каскада

3

2.1. Схема усилительного каскада

3

2.2. Вольтамперные характеристики транзистора

4

2.3. Справочные данные на транзистор

5

2.4. Расчёт резисторов

5

2.5. Расчёт конденсаторов

8

3. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ

9

3.1. Схема моделирования

9

3.2. Статический анализ схемы

9

3.3. Частотные характеристики усилителя

10

3.4. Амплитудная характеристика усилителя

11

3.5. Выводы

12


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 КТ363А;

3. Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 2,5 В;

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

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

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 вольтамперная характеристика (ВАХ) транзистора КТ3107А

Рис. 3 Выходная ВАХ транзистора КТ3107А

2.3. Справочные данные на транзистор КТ3107А

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

- Предельная частота коэффициента передачи тока МГц.

- Предельно допустимый ток коллектора  мА.

- Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база  В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база  В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер  В.

- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора  мВт.

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

2.4. Расчёт резисторов

Выбор рабочей точки транзистора.

По выходной ВАХ транзистора определим границу режима насыщения  В.

Запас для ухода рабочей точки из-за термонестабильности  В.

Амплитуда неискаженного выходного сигнала  В.

Тогда напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке  В.

Источник питания – источник ЭДС с напряжением  В.

Выберем точку, соответствующую току коллектора в рабочей точке, например,  мА, тогда на линейном участке входной ВАХ получим точку, соответствующую напряжению база-эмиттер  мВ и току базы  мА.

Зная ток коллектора рабочей точки, определим сопротивление  кОм равное сопротивлению выходной части каскада по постоянному току.

Отсюда определим сопротивление выходной части каскада по переменному току

Ом.

Найдём отклонения значений токов и напряжений из-за термонестабильности и разброса значений коэффициента β:

В

мА

А,

где Δβ = 35 (полуразность), сопротивление базы  кОм,

- коэффициент термонестабильности,

.

Проверим выбранное значение сопротивления базы:

кОм.

Рассчитаем значения сопротивлений R1 и R2, удовлетворяющие условиям:

,  , где  В.

Получим R1 = 2 кОм и R2 = 7.5 кОм.

Проверим, обеспечивают ли полученные значения сопротивлений необходимый рабочий режим транзистора:

мА;

мА;

В.

По входной и выходной ВАХ определим малосигнальные Н - параметры:

(при );

(при );

(при );

(при ).

Найдём коэффициент усиления напряжения, крутизну транзистора, входное и выходное сопротивления:

> 0.65, где

;

Ом;

кОм;

Ом;

.

Рис. 4 Нагрузочные прямые по переменному и постоянному токам

2.5. Расчёт конденсаторов

Рассчитаем разделительные конденсаторы Ср1 и Ср2, которые снижают коэффициент усиления каскада.

мкс;

.

Полагая, что :

мс.

Тогда из формул:

,

находим Ср1 = 0.75 мкФ, Ср2 = 2.4 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:

МГц.

3. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ

При помощи программы Micro-Cap 8.1.1.1 будем моделировать усилительный каскад на ЭВМ.

3.1. Схема моделирования

Рис.5 Схема моделирования

3.2. Статический анализ схемы

Рис.6 Анализ схемы по постоянному току

3.3. Частотные характеристики усилителя

Рис.7 Анализ нижней границы полосы пропускания

Рис.8 Анализ верхней границы полосы пропускания

Рис.9 Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики

3.4. Амплитудная характеристика усилителя

Рис.10 Амплитудная характеристика

Рис.11 Качественное сравнение входного и выходного сигналов

3.5. Выводы

На рис. 6 видно, что токи и напряжения приближённо соответствуют рассчитанным, транзистор работает в линейном режиме (указатель LIN). Рис. 7 и 8 иллюстрируют полосу пропускания усилителя, верхняя и нижняя границы удовлетворяют условию задания. Коэффициент усиления превышает требуемый. На амплитудной характеристике

(рис. 10) показано, что минимальная амплитуда неискаженного выходного сигнала больше 2,5 В на заданном температурном диапазоне. Рис. 11 показывает, что усилительный каскад ОК не инвертирует сигнал. Чтобы проанализировать полученные результаты расчёта и моделирования каскада на ЭВМ, составим сравнительную таблицу:

Задание

Расчёт

ЭВМ

Коэффициент

усиления по

напряжению

0.65

0.73

0.996

Минимальная

амплитуда

неискаженного

сигнала, В

2.5

2.5

3.5

Нижняя граница

полосы пропускания, Гц

200

200

190

Верхняя граница

полосы пропускания, Гц

35к

1.4М

22М

Видно, что результаты теоретического расчёта и практического моделирования  на ЭВМ удовлетворяют условиям технического задания.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34669. Организация библиотек 81.5 KB
  Заголовок модуля и связь модулей друг с другом. Доступ к объявленным в модуле объектам Стандартные модули Понятие модуля Стандартный Паскаль не предусматривает механизмов раздельной компиляции частей программы с последующей их сборкой перед выполнением. Здесь UNIT зарезервированное слово единица; начинает заголовок модуля; имя имя модуля правильный идентификатор; INTERFCE зарезервированное слово интерфейс; начинает интерфейсную часть модуля; IMPLEMENTTION зарезервированное слово выполнение; начинает исполняемую...
34670. Организация памяти. Статические и динамические структуры данных 182 KB
  Статические и динамические структуры данных Организация памяти. Статические и динамические структуры данных [1] Статическая память [2] Автоматическая память [3] Динамическая память [4] Распределение оперативной памяти [4.3] Управление блоками динамической памяти Как бы ни была велика основная память современных ЭВМ программистам её всегда не хватает.
34671. Организация файловой системы в Паскале 140 KB
  Виды файлов. Типизированные файлы [2] Процедуры и функции для работы с файлами любого типа [3] Процедуры и функции для работы с типизированными файлами [4] Нетипизированные файлы [4.1] Нетипизированные файлы.
34672. Колообіг води в атмосфері 1.42 MB
  Розподіл води на планеті distribution of wter in km3 x 106 Rocks not usble 150 Ocens 97. сказано що âвикористання води на нашій планеті постійно зростає і вже найближчим часом у багатьох її регіонах слід чекати дефіциту прісної водиâ. Деякі характеристики ланок кругообігу води Вода на Землі постійно перебуває в процесі кругообігу.
34674. Походження основних компонентів хімічного складу атмосферних опадів 38 KB
  Постійним природним джерелом надходження сірководню та сірчистого газу в атмосферу є вулканічна діяльність. Робота промислових підприємств постачає в атмосферу велику кількість сполук сірки у вигляді SO2 SO3 H2S CS2. Сполуки сірки викидаються в атмосферу також підприємствами що виробляють і застосовують сірчану кислоту та сірководень а також при спалюванні органічних решток в териконах. Сполуки азоту що надходять в атмосферу представлені оксидами азоту N2O NO NO2 N2O3 N2O5.
34675. Прямий аерозольний вплив аерозолів на клімат. Непрямий аерозольний ефект впливу на клімат 259.5 KB
  Вивчення впливу аерозолів збільшення вмісту яких в значній мірі теж повязане з діяльністю людини розпочалося лише в 1990х роках. Тому існує ще досить багато невизначеностей щодо кліматоформуючої ролі аерозолів. На відміну від парникових газів які досить рівномірно розподілені в атмосфері завдяки довготривалому перемішуванню час перебування деяких з них в атмосфері може досягати 100 років розподіл аерозолів дуже нерівномірний.
34676. Розподіл озону у просторі та часі 1006.5 KB
  Найбільш точно в атмосфері Землі визначається загальний вміст озону ЗВО. ЗВО Х як вже згадувалось вище це товщина шару озону приведеного до нормальних тиску і температури. Величина Х є сумарною або інтегральною кількісною характеристикою шару озону іноді замість неї використовують зведену товщину шару озону .
34677. Роль колообігу води в природі в процесах формування хімічного складу атмосфери 719.5 KB
  Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів. сказано що âвикористання води на нашій планеті постійно зростає і вже найближчим часом у багатьох її регіонах слід чекати дефіциту прісної водиâ.