Проектирование широкополосного усилителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНОЙ ФИЗИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра «Приборостроение»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Выполнил: Е. А. Адушев

Проверил: В. Д. Скачко

Красноярск 2008

Содержание

1. Техническое задание

2. Анализ технического задания

3. Выбор и обоснование структурной схемы усилителя

4. Выходной каскад

4.1 Расчет выходного каскада

4.2 Расчет амплитудно-частотных характеристик выходного каскада

4.3 Заключение о соответствии параметров спроектированного выходного каскада требованиям ТЗ

Список литературы

Приложения

1. Техническое задание

усилитель сопротивление амплитудный напряжение

ЭДС входного сигнала, В: E=3*10^-3

Активная нагрузка, Ом: R_н=75

Частотные искажения, Дб:

нижние частоты: M_н=2.5

верхние частоты:М_в=2

Температура ,°С:

минимальная:t_min= 5

максимальная:t_max= 40

Сопротивление источника ,Ом:R_ист=200

Граничные частоты, Гц:

нижняя:f_н=75

верхняя:f_в=20*10⁶

Входное сопротивление, Ом:R_вх=200

Нелинейные искажения, %:K_г=0.09

Амплитуда выходного сигнала, В:E_вых=1.5

Нестабильность коэффициента усиления, %:дK=0.1

2. Анализ технического задания

Верхняя граничная частота данного усилителя достаточно высока, по этому необходимо в конструкции применить высокочастотные усилительные секции типа ОЭ-ОБ с использованием коррекции с эмитерной противосвязью, которая дополнительно будет стабилизировать коэффициент усиления каскада.

Достаточно низкая граничная частота позволяет применять конденсаторы в цепях межкаскадной связи и в цепях эмитерной стабилизации.

В проекте нам нужно предусмотреть согласование выходного сопротивления усилителя с сопротивлением нагрузки. Так как нагрузка имеет малое сопротивление необходимо использовать в выходном каскаде дискретный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером. В остальных каскадах можно использовать интегральные схемы с малым выходным сопротивлением.

3. Выбор и обоснование структурной схемы усилителя

Коэффициент запаса:

К_з=1.5

Коэффициент усиления усилителя:

Расчет количества каскадов:

К_м=40

N_к=3

Коэффициент усиления одного каскада:

Коэффициент частотных искажений на верхних частотах для одного каскада:

Коэффициент частотных искажений на нижних частотах для одного каскада:



Нестабильность коэффициента усиления для одного каскада:

Коэффициент нелинейных искажений целиком относится к выходному каскаду.

Глубина обратной связи:

Проигрыш в площади усиления по сравнению с простой параллельной коррекцией:

K_l=0.84

Выигрыш, обеспечиваемый параллельной коррекцией при заданных частотных искажениях на высоких частотах:

г_lк=2.2

Окончательный выигрыш в площади усиления при эмиттерной коррекции:

Необходимая верхняя граничная частота каскада, МГц:



Необходимая площадь усиления каскада, МГц:

4. Выходной каскад

4.1 Расчет выходного каскада

Выбор сопротивления коллектора и нагрузки, Ом:

R_к==R_НД=75

R_Н=R_НД/2=37.5

(Так как нагрузка согласована с выходным сопротивлением усилителя.)

Амплитуда переменной составляющей коллекторного тока, А:

I_K=

Постоянная составляющая коллекторного тока, А:

I_K=(1.52)I_K=0.06

Рассчитаем напряжение питания:

Допустимое приращение коллекторного тока в результате температурной нестабильности, А:

I_K=0.1I_K=0.006

Остаточное коллекторное напряжение, В:

U_ОСТ=2

Напряжение питания, В:

E_K(I_K+I_K)R_K+U_ВЫХ+U_Э+U_ОСТ=13.82

Ближайшее большее типовое значение, В:

Е_К=15

Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке, В:

U_КЭ=E_K +U_Э -I_KR_K=5.13

Необходимое сопротивление постоянному току в эмиттере, Ом:

Система неравенств для выбора транзистора по энергетическим характеристикам:

Параметры выбранного транзистора (КТ610А) :

min=50	max=300	fт=1ГГц	СЭ=18пФ	СК=3.5пФ
ОС=75пс	rК= 50кОм	r=0.2	IКИ=0.15А	UКИ=10В
IК0=500мкА	UКmax=20В	IКmax=300mА	PKmax=1.5Вт	=2

Параметры транзистора в рабочей точке:



Параметры элементов схемы замещения транзистора:

Граничная частота транзистора, ГГц:

Постоянная времени базовой цепи транзистора, сек :

Для определения нестабильности тока найдем вспомогательные параметры



Площадь усиления для каскада с ОЭ, МГц:

(r_г - выходное сопротивление микросхемы К265УВ7)

Нестабильность коэффициента усиления каскада, %:

(Полученное значение нестабильности коэффициента усиления каскада удовлетворяет заданному условию).

Расчет коррекции на высоких частотах:

Постоянная времени каскада, сек:

Постоянная времени корректирующего звена, сек:

Оптимальный коэффициент коррекции:

Корректирующая емкость, нФ:

Расчет блокировочных и разделительных конденсаторов:

Постоянная времени каскада усилителя на низких частотах, :

Постоянная времени для разделительного конденсатора оконечного каскада:

Пусть ₁=0.4, тогда постоянная времени для разделительного конденсатора выходного каскада, :

Разделительная емкость выходного каскада, мкФ:

т.к. каскад нагружен на согласованную нагрузку.

Постоянная времени блокировочного конденсатора:

_Э0=_1Рвых=0.0134 (мс).

Ёмкость блокировочного конденсатора:

4.2 Расчет амплитудно-частотных характеристик выходного каскада

Для высоких частот:



Рис. 1. АЧХ выходного каскада на высоких частотах.

Для низких частот:

4.4 Заключение о соответствии параметров спроектированного выходного каскада требованиям ТЗ

Рассчитанный выходной каскад удовлетворяет исходным данным и имеет коэффициенты частотных искажений не более допустимых в области верхних и нижних частот.

Значение термонестабильности коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих температур находится в пределах нормы, согласно требованию технического задания осуществлено согласование выходного сопротивления усилителя с активной нагрузкой R_Н=75 Ом.

Список литературы

1. Юзов В.И. -"Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (расчет каскадов и секций). Методические указания по курсу 'Усилительные устройства'", г.Красноярск, КПИ, 1982г.

2. Юзов В.И. -"Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (расчет элементов коррекции и термостабилизации). Методические указания по курсу Усилительные устройства, г.Красноярск, КПИ, 1982 г.

3. Юзов В.И. -"Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (примеры расчетов). Методические указания по курсу 'Усилительные устройства'", г.Красноярск, КПИ, 1982г.

4. Юзов В.И. -"Усилительные устройства".Учебное пособие, г.Красноярск, КПИ, 1982г.

Приложения

Приложение А

Перечень элементов схемы

Поз. обозн.	Наименование	Кол.	Примечание
	конденсаторы
С1	К50-15-16В-220	1
С2	КЛС1-35В-30	1
С3	К53-1А-20В-0.15	1
	Резисторы
R1	С2-29В-1-100	1
R2	С2-29В-0,5-3	1
R3	С2-29В-1-90	1
VT1	КТ610А	1

Приложение В

Размещено на Allbest.ru