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

2 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

38915. Исследование процесса квантования по уровню случайных последовательностей 137.5 KB
  Цель работы Исследование способов моделирования процесса квантования по уровню последовательностей непрерывных случайных величин. Приобретение практических навыков определения статистических характеристик последовательностей дискретных случайных величин и шумов квантования. При квантовании по уровню диапазон возможных изменений функции интервал Xmin Xmx разбивается на m интервалов квантования: qk=zk–zk1 k=1 2 m где z0=Xmin z1 zm1 zm=Xmx.
38916. Исследование способов Моделирования стационарных случайных процессов с разной степенью дифференцируемости 180.5 KB
  Краткие теоретические сведения Распределение энергии случайного процесса по гармоническим составляющим описывается его спектральной плотностью спектром Sw где w=2πf круговая частота. В зависимости от временной структуры процесса этот спектр может принимать различную форму. Следовательно характер распределения энергии процесса по спектру связан со степенью гладкости самого процесса и может быть использован для ее оценки. Известно что спектр процесса однозначно связан с его корреляционной функцией Bτ парой преобразований Фурье...
38917. Исследование способов Моделирование стационарных случайных процессов с заданными статистическими свойствами 181.5 KB
  В настоящей работе такой моделью является модель случайного стационарного процесса с заданными статистическими свойствами описываемыми его корреляционной функцией и спектральной плотностью В соответствии с теорией сформировать случайный процесс с заданной корреляционной функцией можно в частности следующим образом.01; интервал дискретизации t=0 : Ts : 20; вектор моментов времени x1=rndn1 lengtht; белый шум...
38918. Исследование способов ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ в программной среде curveexpert 1.3 236 KB
  Цель работы Исследование возможностей приложения CurveExpert для обработки и анализа экспериментальных данных. Получение практических навыков по аппроксимации данных различными моделями поиску наилучшей модели созданию собственных моделей. Получение практических навыков по анализу полученной модели получение дополнительных сведений о исследуемых данных и их моделях.
38919. Исследование способов интерполяции случайных стационарных процессов с разной степенью дифференцируемости 152 KB
  Цель работы Численное исследование погрешности интерполяции случайных стационарных процессов имеющих заданное количество производных. Экспериментальное определение погрешности интерполяции негауссовских процессов сопровождаемых аддитивным шумом. Такое восстановление непрерывного процесса по его дискретным отсчетам носит название интерполяции.
38920. Исследование Свойств энтропии одиночных отсчетов случайных последовательностей 107 KB
  Цель работы Численное определение величины энтропии последовательностей дискретных случайных величин. Краткие теоретические сведения Согласно классической теории информации минимальное количество данных на один отсчет необходимых при идеальном кодировании дискретной случайной величины X определяется распределением вероятностей этой величины Pxi. Квантование непрерывной случайной величины преобразует эту величину в дискретную. Очевидно что полученный при этом результат будет зависеть как от плотности распределения вероятностей...
38921. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОЕКТИРОВАНИИ 2.4 MB
  В каждом узле присутствует 2 степени свободы: X –перемещение вдоль оси X; Z – перемещение вдоль оси Z. В каждом узле присутствует 3 степени свободы: X –перемещение вдоль оси X; Z – перемещение вдоль оси Z; UY – поворот вокруг оси Y. В каждом узле присутствует 3 степени свободы: Z – перемещение вдоль оси Z; UX – поворот вокруг оси X; UY – поворот вокруг оси Y. В каждом узле присутствует 3 степени свободы: X – перемещение вдоль оси X; Y – перемещение вдоль оси Y; Z – перемещение вдоль оси Z.
38922. МЕТАДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМ В ПРОЕКТИРОВАНИИ 5.29 MB
  Расчёт элементов каменных и армокаменных конструкций по подпрограмме КАМИН SCD Office 11. Анализ результатов армирования бетонных элементов и конструкций по программе АРБАТ SCD Office 11. Расчёт элементов деревянных конструкций по подпрограмме ДЕКОР SCD Office 11. Расчёт элементов оснований и фундаментов по программе ЗАПРОС SCD Office 11.
38923. Автоматизированные системы, используемые в лабораторном проектировании 6.9 MB
  После этого щелкните по кнопке – Подтвердить. После этого щёлкните по кнопке – Применить. Щелкните по кнопке Сохранить. Щелкните по кнопке – Перерисовать.