Многокаскадный усилитель
Основные параметры транзистора. Расчеты по заданным искажениям в области нижних частот с помощью коэффициентов частотных искажений. Оптимальное напряжение на эмиттере. Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду. Расчет оконечного каскада.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 31.08.2012 |
Размер файла | 454,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЭТАП №1
Исходные данные для расчета.
Еп=10 В; Rи=150 Ом; Rк=470 Ом; Rн=510; Сн=15 пФ; Tмин=-30град; Тmax=50град;
Требуемая нижняя частота: Fн=50 кГц.
Используемый тип транзистора: КТ325В (Si; N-P-N; ОЭ)
Нестабильность коллекторного тока -
Параметры транзистора:
Граничная частота - Fгр = 800Мгц.
Uкбо (проб) =15В.
Uэбо (проб) =4В.
Iк (мах) =60мА.
Обратный ток коллектора при Uкб=15В: Iкбо<0.5мкА (при Т=298К).
Статический коэффициент усиления тока базы в схеме с ОЭ: h21=70…210.
Емкость коллекторного перехода: Ск<2.5пФ. (при Uкб=5В)
rкэ (нас.) =40 Ом.
Постоянная времени цепи обратной связи: к<125 нс.
Для планарного транзистора - технологический параметр = 6.3
Предварительный расчет.
Исходя из значений Еп и Rк, ориентировачно выберем рабочую точку с параметрами Uкэ=4В и Iкэ=1мА.
Типичное значение, для кремниевых транзисторов: Uбэ=0.65В.
Uкб=Uкэ-Uбэ = 3.35В
=2.857 пФ.
=275Ом - Объемное сопротивление базы.
Iб = Iкэ/h21 = 8.264e-6 - ток базы. Iэ = Iкэ - Iб = 9.9e-4 - ток эмиттера.
rэ = 26е-3/Iэ = 26.217 - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
Параметр = rэ/rб + 1/h21 = 0.103 (Нормированное относительно Fгр значение граничной частоты)
Для дальнейших расчетов по заданным искажениям в области нижних частот зададимся коэффициентами частотных искажений.
Пускай доля частотных искажений, вносимых на нижней частоте разделительным конденсатором Ср, окажется в к=100 раз меньше чем конденсатором Сэ, тогда коэффициенты частотных искажений равны: Мнр = 0.99, а Мнэ = 0.71 (Определяются по графику)
= 2.281е-8
Ф; - емкость разделительного конденсатора.
Оптимальное напряжение на эмиттере выбирается из условия: Uэ = Еп/3, это позволяет определить величину Rэ.
Rэ = =3.361е3 Ом;
=3.361В - Напряжение на эмиттере.
Rф= (Еп - Uкэ) /Iкэ - Rк - Rэ = 2.169е3 Ом; - сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.
Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.
многокаскадный усилитель каскад оконечный
= 4.062е-9
Ф; - скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 9.551е-10
Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.
= 7.889е-8
Ф; - Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя, обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
= 1.487е-6
А; - неуправляемый ток перехода коллектор-база.
=0.2
В; - сдвиг входных характеристик.
=3.813е-5
А. - ток делителя.
= 1.052e5 Ом
=1.291e5Ом
Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.
Rф=2.2е3 Ом; Rэ=3.3е3Ом; Rб1=1е5Ом; Rб2=1.3е5 Ом; Cр= 4е-9 Ф; Cф= 1е-9 Ф; Cэ=7е-8Ф;
Оценка результатов в программе "MICROCAB"
1. Оценка по постоянному току.
2.1 А. Ч.Х. - каскада.
А. Ч.Х. - по уровню 07.
Реализуемые схемой - верхняя частота - Fв = 2.3Мгц и коэффициент усиления К = 22Дб = 12.6
ЭТАП №2
Задание: Обеспечить за счет выбора элементов либо модернизации схемы
увеличение К в два раза (при этом Fв - не должно уменьшаться) и проверить правильность расчетов на Э.В. М.
РАСЧЕТ.
Требования к полосе частот и коэффициенту усиления:
К = 44Дб = 158 Fн =50 Кгц Fв =2.3Мгц
Uкб=Uкэ-Uбэ = 4.35В
=2.619 пФ.
=300Ом - Объемное сопротивление базы.
Оценка площади усиления и количества каскадов в усилителе.
=8.954 е7 Гц
- Максимальная площадь усиления дифференциального каскада.
Ориентировочное количество каскадов определим по номограммам, так как =39, то усилитель можно построить на двух некорректированных каскадах.
Требуемая верхняя граничная частота для случая, когда N = 2 (с учетом, что фn = =0.64)
Fв (треб) =Fв/фn = 3.574е6 Гц
Требуемый коэффициент усиления одного каскада К (треб) == 12.57
Требуемая нижняя граничная частота Fн (треб) =FнХфn =3.218e4
Реализуемая в этом случае площадь усиления
=4.5е7 Гц
Расчет первого (оконечного) каскада.
Определим параметр = 1.989
Оптимальное значение параметра =0.055
Этому значению параметра соответствует ток эмиттера равный:
Iэ = =2мА
Соответственно Iкэ = = 2мА и Iб = = 1.5е-5 А.
rэ = = 14.341 Ом
- дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
= 1.388е-11
Ф; - емкость эмиттерного перехода.
= 1.75е3 Ом
= 3.562е-9 сек
- постоянная времени транзистора.
= 0.008
- относительная частота.
Высокочастотные Y - параметры оконечного каскада.
= 0.061 См
- Проводимость прямой передачи (крутизна транзистора).
= 3е-14
Ф - Входная емкость транзистора.
= 5.02 е-11
Ф - Выходная емкость транзистора.
= 5.456 е-6 См
- Проводимость обратной передачи.
= 5.027 е-4 См
- Входная проводимость транзистора.
= 4.5е-11
Ф - Входная емкость транзистора.
Реализуемая в этом случае площадь усиления:
= 1.165е8 Гц
Заданный коэффициент усиления обеспечивается при сопротивлении коллектора:
= 347.43 Ом
Расчет элементов по заданным искажениям в области нижних частот.
= 3.294е-8
Ф; - емкость разделительного конденсатора.
Rэ = =1.68е3 Ом;
=3.077В
- Напряжение на эмиттере.
Rф= (Еп - Uкэ) /Iкэ - Rк - Rэ = 704.5 Ом;
- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.
Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.
= 1.088е-8
Ф; - скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 7.87е--9
Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.
= 2.181е-7
Ф; - Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя, обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
=4.351е-5 А.
- ток делителя.
= 8.566е4 Ом
=1.07е5 Ом
Расчет второго (предоконечного) каскада.
Реализуемая площадь усиления и параметр для предоконечного каскада.
=9е7 Гц =0.04
Этому значению параметра соответствует ток эмиттера равный:
Iэ = =3мА
Соответственно Iкэ = = 3мА и Iб = = 2.2е-5 А.
rэ = = 9.8 Ом
- дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
= 2.03е-11
Ф; - емкость эмиттерного перехода.
= 1.196е3 Ом, = 4.878е-9 сек
- постоянная времени транзистора.
Высокочастотные Y - параметры предоконечного каскада.
= 0.083 См
- Проводимость прямой передачи (крутизна транзистора).
= 2.1е-14
Ф - Входная емкость транзистора.
= 6.8 е-11
Ф - Выходная емкость транзистора.
= 5.466 е-6 См
- Проводимость обратной передачи.
= 1.909е3 См
- Входная проводимость первого каскада.
Заданный коэффициент усиления обеспечивается при сопротивлении коллектора:
= 164.191 Ом
Расчет элементов по заданным искажениям в области нижних частот.
= 1.362е-8е-8
Ф; - емкость разделительного конденсатора.
Rэ = =1.247е3 Ом; =3.33В
- Напряжение на эмиттере.
Rф= (Еп - Uкэ) /Iкэ - Rк - Rэ = 459.2 Ом;
- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.
Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.
= 3.58е-8
Ф; - скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 1.5е-8
Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.
= 2.98е-7
Ф; - Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя, обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
=3.771е-5 А. - ток делителя.
= 1е5 Ом
=1.06е5 Ом
Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.
Номиналы элементов первого каскада.
Rф=700 Ом; Rэ=1.6е3Ом; Rб1=8.5е4Ом; Rб2=1е5 Ом; Cр= 1е-8 Ф; Cф= 8е-9Ф; Cэ=2е-7Ф; Rк=350;
Номиналы элементов второго каскада.
Rф=450 Ом; Rэ=1.3е3Ом; Rб1=1е5Ом; Rб2=1е5 Ом; Cр= 2.6е-9Ф; Cф= 1.5е-8 Ф; Cэ=3е-7Ф; Rк=160;
Оценка входной цепи.
Определим коэффициент передачи входной цепи в области средних частот
и ее верхнюю граничную частоту.
Зададимся = 0.2
= 1.124
- Коэффициент передачи входной цепи.
= 1.1е7 Гц
Верхняя граничная частота входной цепи значительно больше верхней требуемой частоты каждого из каскадов.
При моделировании на ЭВМ учитывалось влияние входной цепи.
Оценка результатов в программе "MICROCAB"
Оценка по постоянному току.
А. Ч.Х. усилителя.
А. Ч.Х. - по уровню - 07.
Реализуемые схемой - верхняя частота Fв = 2.3Мгц, нижняя частота Fн = 50кГц и коэффициент усиления К = 44Дб = 158 - полностью соответствуют заданным требованиям по полосе и усилению.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы.
контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013Физические основы и принцип действия широкополосных фильтров. Метод расчета цепочных фильтров. Пример расчета фильтра нижних частот на заданные параметры. Построение полной характеристики затухания фильтра нижних частот. Расчет промежуточного полузвена.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.01.2011Выбор режима работы усилителей электрических сигналов: подбор транзисторов, составление структурной схемы, распределение частотных искажений. Расчёт оконечного, инверсного и резистивного каскадов предварительного усиления. Вычисление источника питания.
курсовая работа [721,0 K], добавлен 01.08.2012Общие технические характеристики используемого транзистора, схема цепи питания и стабилизации режима работы. Построение нагрузочной прямой по постоянному току. Расчет параметров элементов схемы замещения. Анализ и оценка нелинейных искажений каскада.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.12.2013Проектирование схемы фильтра. Частотное преобразование фильтром прототипа нижних частот. Определение передаточной функции фильтра. Характеристики ослабления проектируемого фильтра. Расчет параметров элементов звеньев методом уравнивания коэффициентов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.05.2012Электрические характеристики кремниевого интегрального n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема и ее параметры. Корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала.
курсовая работа [864,3 K], добавлен 17.12.2014Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Усилители как самые распространенные электронные устройства, особенности проектирования. Этапы расчёта оконечного каскада. Низкоомная нагрузка как сравнительно малое активное сопротивление. Способы усиления электрических сигналов, основные преимущества.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 25.01.2013Усиление транзисторного каскада. Выбор транзистора, определение напряжения источника питания, расчет сопротивления резисторов и емкости конденсаторов. Определение максимальных амплитуд источников сигнала для неинвертирующего усилителя постоянного тока.
контрольная работа [58,2 K], добавлен 03.12.2011Выбор и обоснование структурной схемы усилителя гармонических сигналов. Необходимое число каскадов при максимально возможном усилении одно-двухтранзисторных схем. Расчет выходного каскада и входного сопротивления транзистора с учетом обратной связи.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 28.12.2014