Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Рукописный фонд кафедры "Радиотехника и телекоммуникации"

"Схемотехника аналоговых электронных устройств"

Автор П.Г.Михалев

Санкт-Петербург

2005.

ВВЕДЕНИЕ

Учебная программа курса “Схемотехника аналоговых устройств” обязательным элементом содержит выполнение курсового проекта на заданную тему. Работа над проектом позволяет на практике развить и закрепить изученный в рамках данного курса материал, активно использовать знания, приобретенные при изучении ряда других курсов. Расширить свои знания за счет изучения дополнительной специальной литературы, необходимой для конкретного решения поставленной задачи. Изучить современную элементную базу, ориентированную на применение передовых производственных технологий изготовления радиоаппаратуры.

Выполнение проекта дает практический опыт написания научно - технического отчета, приучая автора грамотно и связно излагать свои мысли, правильно цитировать техническую литературу, выделять главное и делать выводы.

Выполнив в полном объеме работу по заданной теме, вы научитесь следующему:

*). Анализировать поставленную задачу проектирования.

*). Ставить вопросы о дополнительных параметрах и характеристиках схемы, предполагаемой к проектированию.

Увеличение объема предварительной информации об объекте проектирования способствует более эффективному решению поставленной задачи, позволяет получить в итоге наиболее оптимальный вариант реализации.

*). Работать с литературой при выборе базовой схемы требуемого функционального назначения.

*). Производить расчеты выбранной схемы для реализации требуемых параметров, выбирая при этом наиболее эффективную методику расчета.

*). Рационально описывать процедуру расчета.

*). Анализировать получаемые результаты и делать выводы при сопоставлении получаемых параметров и характеристик с заданными.

*). Работать со справочной литературой. При этом рекомендуется приобретение навыков работы с Интернет - источниками, в основном фирм, производящих радиоэлектронные компоненты.

Основное пожелание для исполнителя проекта заключается в творческом подходе к решению поставленной задачи. Необходимо стараться проявить инициативу в изучении различных возможных вариантов реализации проекта и аргументировано выбрать наиболее приемлемый вариант решения.

Содержание работы.

Провести анализ поставленной задачи и всех заданных параметров.

Доопределить все недостающие в ТЗ параметры “косвенного характера”.

В простейшем случае их следует просто выбрать, оговаривая рациональность и обоснованность этого выбора.

Установить параметры источника входного сигнала: тип источника, его внутреннее сопротивление (характер и величину), минимальный и максимальный уровни входного сигнала. Оценить возможность наличия на входе разного рода помех и наводок.

Точно установить параметры нагрузки, на которую предполагается работа данного устройства.

С учетом анализа вышеизложенного определить предварительные требования к источнику (источникам) питания. Если параметры источников питания заданы, то возможно произвести их коррекцию.

Обоснованно выбрать базовую схему реализации. При этом следует учесть предполагаемую к использованию элементную базу в части активных элементов.

При выборе базовой схемы необходимо учесть условия работы проектируемого устройства: температурный диапазон, влажность, вибрации и т.п. С учетом этих условий работы можно оценить требования к типу источника питания: от сети переменного тока с выпрямлением, стабилизацией и фильтрацией; от блоков питания другой аппаратуры системы, куда будет входить проектируемое устройство; от автономных источников (батареи, аккумуляторы). В последнем случае необходимо оценить ресурс работы автономного источника.

При ориентации на использование микросхем одним из основных критериев является количество корпусов и минимизация внешних соединений. Это обеспечивает повышение надежности и уменьшение габаритов. Другой немаловажный критерий - функциональная однородность устройства (максимальная повторяемость функций внутри субблоков), что обеспечивает унификацию и снижение затрат.

При выборе элементной базы предварительно следует выбрать несколько вариантов типов элементов с последующим сравнением их по параметра метрам и определением наиболее подходящего. При этом критерий сравнения определяется степенью важности каких-либо параметров для проектируемого устройства.

Определить способ реализации цепей регулировки (управления) параметрами проектируемого устройства и соответствующие требования к схемотехнике и элементной базе. При этом следует учесть возможную необходимость управления от ПК или МП. В последнем случае следует сформулировать требования к командам управления и при необходимости предусмотреть введение дополнительных устройств сопряжения.

Провести расчеты величин элементов базовой схемы для обеспечения реализации заданных параметров. При этом возможно потребуется проведение многовариантных расчетов с учетом существующих рядов номиналов пассивных элементов.

Окончательный вариант расчета необходимо оценить с точки зрения требуемой точности реализации заданных параметров. Это должно обеспечить правильный выбор типов элементов и точность их исполнения.

Помимо определения номиналов величин всех навесных элементов должны быть произведены следующие расчеты:

а). Для усилителей - расчет основных показателей и сравнение расчетных и заданных величин (коэффициент усиления; полоса пропускания; входное сопротивление; выходное сопротивление; уровень собственных шумов; динамический диапазон)

б). Для УПТ - расчет ошибки и дрейфа на постоянном токе.

в). Для усилителей переменного тока при использовании развязывающих и корректирующих элементов - расчет результирующей АЧХ в области НЧ и ВЧ.

г). Определить элементы, которые наиболее сильно влияют своим изменением на точность реализуемых параметров и характеристик.

д). Для автогенераторов произвести оценку стабильности частоты и параметров выходного сигнала.

При использовании ОУ следует провести расчеты цепей частотной коррекции или воспользоваться рекомендациями фирм - разработчиков.

При наличие в схеме катушек индуктивности или трансформаторов следует определить требования к ним, исходя из условий решаемой задачи. Подобрать готовые элементы или произвести расчет одного, наиболее приемлемого варианта.

Провести проверку работоспособности схемы методами машинного моделирования машинное моделирования с использованием пакетов программного обеспечения Micro-Cap любой доступной версии (5,6,7), Electronic Work Bench или рассмотреть проект измерительной установки, содержащей необходимые измерительные приборы. При этом следует предложить вариант процедуры настройки схемы проектируемого устройства.

Рассмотреть вопрос о технологическом способе реализации проектируемого устройства:

- навесной монтаж; печатная плата; технология с использованием безвыводных (SMD) элементов. Предложить вариант топологии печатной платы или монтажной схемы. По возможности учесть конструктивные способы соединения данной схемы с другими блоками, в том числе и с блоком питания. Обосновать метод компоновки. При необходимости выбрать и обосновать способ реализации теплоотвода, если это необходимо из содержания специфики проектируемого устройства.

Отчет по курсовому проекту должен содержать отражение следующих положений

Развернутая постановка задачи проектирования.

Предварительный анализ всех пунктов технического задания (ТЗ) с выделением первостепенных и косвенных требований.

Обзор возможных подходов к решению поставленной задачи.

На основе анализа предыдущего пункта - обоснованный выбор базовой схемы предполагаемой реализации.

Выбор элементной базы.

Разработка полной принципиальной схемы.

Расчет всех элементов схемы с учетом требуемых параметров и требуемой точности реализации заданных требований.

По результатам полученной принципиальной схемы произвести расчет всех требуемых параметров и характеристик и их сопоставление с ТЗ.

Разработка и расчет всех дополнительных элементов схем управления и их расчет. Допустимо произвести лишь обоснованный выбор этих элементов, если они предполагаются в стандартном включении.

Расчет всех вспомогательных цепей: цепи коррекции; цепи блокировки; цепи блокировки по цепям питания и т.п.

Результаты моделирования полученной схемы.

Оценка влияния отклонения величин выделенных элементов на реализуемые параметры, определение точности исполнения пассивных элементов и выделение группы элементов, с помощью которых можно произвести настройку схемы в целом на заданные значения параметров.

Разработка эскизного варианта конструктивной реализации под выбранную технологию конечного производства проектируемого устройства.

При необходимости провести расчет всех моточных изделий (катушек индуктивностей и трансформаторов).

Привести развернутые выводы по проделанной работе.

Привести список использованной литературой с указанием точных ссылок что и где использовалось.

ТЕМЫ ЗАДАНИЙ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1. “ Усилитель низкой частоты для телефонной системы связи”

Требуется спроектировать усилитель низкой частоты (УНЧ) для использования в проводных линиях связи.

Параметры усилителя:

1). Полоса пропускания: 300Гц - 3500Гц.

2). Коэффициент усиления по напряжению: Кмакс=100(+40дБ).

3). Коэффициент усиления должен регулироваться дискретно с шагом 2дБ и с точностью реализации не хуже +-1%.

4). УНЧ предназначен для работы от источника входного сигнала с внутренним сопротивлением Rг=300 Ом и сигналом, изменяющимся в диапазоне от 50 мкВ до 50 мВ.

5). Нагрузка УНЧ представляет собой параллельное соединение Rн=300 Ом и Сн=1000 пФ.

6). Источник питания: -допустимо использовать двухполярное питание напряжением 12В.

7). Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения печатной платы с учетом выбранного типа исполнения элементной базы.

2. “Усилитель низкой частоты для проводной телефонной связи”

Данный усилитель предназначен для работы в качестве магистрального усилителя в проводных линиях с разными волновыми сопротивлениями:

Zл=450; 600; 1200; 1800 Ом.

1). Коэффициент усиления усилителя - +40 дБ.

2). Требуется дискретная регулировка усиления с шагом не более 2 дБ с точностью не хуже 0.5%.

3). Рассмотреть возможность управления от ПК (машинными кодами).

4). Полоса пропускания усилителя 300 Гц - 3400 Гц.

5). Питание - двухполярное: +-12 В; +-15 В; +-24 В.

6). Учесть, что сигнал на выходе усилителя может достигать амплитуды 10 В.

7). Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения или топологию печатной платы. Предусмотреть при этом способ подключения усилителя к ПК (например, установка на плате усилителя необходимого разъема).

3. “Избирательный усилитель высокой частоты”.

Требуется спроектировать УВЧ для приемника прямого преобразования.

1). Полоса рабочих частот: 2 МГц - +/-200 кГц.

2). Коэффициент усиления К=+20 дБ.

3). Источник входного сигнала: источник напряжения с внутренним сопротивлением в виде параллельного соединения активного сопротивления Rг=50 Ом и емкости Сг=1 нФ. Минимальная амплитуда входного сигнала составляет 1 мкВ. Динамический диапазон - не хуже +90 дБ.

4). Нагрузкой УВЧ является первичная обмотка входного трансформатора кольцевого диодного смесителя. Параметры обмотки: L=300 мкГн; Rl=50 Ом; Свх.тр.=50 пФ.

5). Источник питания - однополярный напряжением +-5 В.

6). Возможен вариант исполнения малопотребляющего УВЧ с питанием однополярным от трех батарей по 1.5 В.

7). Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения в виде топологии печатной платы с учетом относительно высоких рабочих частот.

4.”Усилитель высокой частоты для входного блока приемника”.

Требуется спроектировать усилитель высокой частоты (УВЧ) для входного блока приемника прямого преобразования.

1). Полоса рабочих частот: 4 МГц+-250 кГц.

2). Коэффициент усиления Ко=+30 дБ.

3). Источник входного сигнала - пьезокерамический датчик с параметрами: Rг=50 Ом; Сг=2 нФ. Uвх.min=1 мкВ.

4). Нагрузка - обмотка трансформатора с параметрами:

L=300 мкГн; RL=50 Ом; Свх.тр.=50 пФ.

5). Питание - двухполярный источник +/-10 в.

6). Элементная база (АЭ) - только транзисторы;

только микросхемы;

смешанный вариант.

7). Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения в виде топологии печатной платы с учетом относительно высоких рабочих частот.

5. “Избирательный усилитель высокой частоты”

Требуется спроектировать усилитель высокой частоты (УВЧ) для входного блока приемника прямого преобразования.

1). Полоса рабочих частот: 8 МГц+/-400 кГц.

2). Коэффициент усиления Ко=+20 дБ.

3). Источник входного сигнала - пьезокерамический датчик с параметрами: Rг=100 Ом; С г=1.5 нФ. Uвх.min=1 мкВ.

4). Нагрузка - обмотка трансформатора с параметрами:

L=300 мкГн; RL=50 Ом; Свх.тр.=50 пФ.

5). Питание - двухполярный источник +/-10 в.

6). Элементная база (АЭ) - только транзисторы;

только микросхемы;

смешанный вариант.

(конкретный вариант выбирается самостоятельно с обязательным обоснованием или задается преподавателем).

7). Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения в виде топологии печатной платы с учетом относительно высоких рабочих частот.

6. “Транзисторный двухчастотный усилитель высокой частоты”

Требуется спроектировать транзисторный усилитель ВЧ, имеющий две резонансные частоты 4 МГц и 8 МГц. При этом добротности реализуемых резонансных характеристик должны быть не более 10.

Коэффициент усиления на частотах резонансов не менее +(20-30) дБ.

Источник входного сигнала - пьезокерамический датчик с параметрами: Rг=50 Ом; С г=2 нФ. Uвх.min=1 мкВ.

Выходное сопротивление усилителя - не более 100 Ом.

Источник питания может быть однополярным или двухполярным с напряжением не более 12 В (по каждому источнику при использовании двухполярного).

Допускается использование транзисторов разной проводимости.

Разработать эскизный вариант конструктивного исполнения в виде топологии печатной платы с учетом относительно высоких рабочих частот. При этом необходимо предусмотреть конструктивные элементы для обеспечения точной настройки усилителя на заданные резонансные частоты.

7. “Малошумящий микрофонный усилитель”

Требуется спроектировать микрофонный усилитель с минимально возможным уровнем собственных шумов. Параметры усилителя:

1). Полоса пропускания от 100 Гц до 10 кГц.

2). Коэффициент усиления +60 дБ.

3). Необходимо обеспечить плавную регулировку усиления в пределах не менее 40дБ.

4). Нагрузкой усилителя являются наушники с сопротивлением 50 Ом.

При этом следует предусмотреть возможность подключения магнитофона.

5). Усилитель предполагает работу от микрофона типа М1 А2, который имеет встроенный ПТ и поэтому требует подвода напряжения питания.

6). Параметры микрофона и требуемый коэффициент усиления являются основой для оценки допустимых собственных шумов усилителя.

7). Схема усилителя должна содержать простейший вариант регулировки тембра в области нижних и верхних частот.

8). Источник питания - автономный напряжением не более +4.5 В.

9). Проработать вариант малогабаритного конструктивного исполнения.

8. “УВЧ для портативного приемника ЧМ сигналов”

Требуется спроектировать малопотребляющий усилитель высокой частоты (УВЧ) для радиотелефона. Параметры усилителя:

1). Диапазон рабочих частот: fo=27 МГц +/-20 кГц.

2). Коэффициент усиления: Ко=100 (+40 дБ), максимум.

3). Источник входного сигнала - штыревая антенна, эквивалентная четверть волновому вибратору.

4). Источник питания - 2 батареи по 1.5 В.

5). Максимальное потребление - не более 10 - 15 мВт.

6). Дать эскизный вариант топологии печатной платы для реализации данного усилителя.

9. “Задающий генератор”

Требуется спроектировать задающий генератор. Параметры генератора:

1). Сетка опорных (выходных) частот: 2 МГц; 4 МГц; 8 МГц.

2). Долговременная стабильность - не хуже 0.000001.

3). Амплитуда выходного напряжения - не менее 1 В.

4). Форма выходного сигнала:

а). Sin (при этом в генераторе следует предусмотреть дополнительный блок для получения меандра).

б). Меандр (при этом в генераторе следует предусмотреть дополнительный блок для получения Sin).

в). периодический сигнал любой формы (при этом на выходе следует предусмотреть дополнительный блок для выделения первой гармоники).

5). Выходные сигналы - парафазные.

6). Источник питания - однополярный +5 В без ограничения на ток потребления.

7). Выходное сопротивление генератора не более 100 Ом.

10. “Прецизионный интегратор”

Требуется спроектировать прецизионный интегратор импульсных сигналов.

Основные параметры интегратора:

1). Входной сигнал - радиоимпульс длительностью: t=2; 4; 8; 10; 12; 16 мкс.

2).Частота заполнения импульса - 2 МГц +/- 20 кГц.

3). Частота повторения импульсов - (5 - 20)кГц.

4). Амплитуда входного импульса - не менее 10 мкВ.

5). Суммарная ошибка интегрирования - не более 1%.

6). На входе интегратора должно быть сформировано “окно' приема (интегрирования), определяемое длительностью входного импульса.

7). После окончания входного сигнала необходимо обеспечить “сброс” интегратора в течение времени не более 50 нс.

8). Параметры источника питания определяются из условий выбора схемотехнического решения и элементной базы.

9). Выходное сопротивление интегратора не должно превышать 100 Ом.

10). По результатам расчетов или моделирования необходимо представить временную диаграмму работы интегратора.

11). В качестве дополнительных требований к проекту необходимо разработать схему управления длительностью “окна” приема интегратора и схему сброса интегратора в интервале времени отсутствия сигнала на входе.

12). Данная схема интегратора должна функционировать автоматически при приходе на вход каждого рабочего импульса.

11. “Измерительный УПТ”

Требуется спроектировать измерительный (прецизионный) УПТ, который имеет следующие параметры:

1). Диапазон рабочих частот от 0 Гц до 100 кГц

2). Коэффициент усиления Ко=1000 (+60 дБ) со ступенчатой регулировкой усиления с шагом - 2 дБ и точностью реализации не хуже 0.5%.

3). Динамический диапазон усилителя не хуже 100 дБ при Uвх.min=0.5мкВ.

4). Выходное сопротивление усилителя не более 50 Ом.

5). Требования к источнику питания устанавливаются из условий выбранной схемотехнической реализации и элементной базы.

12. “Суммирующе - разностное устройство”

Требуется спроектировать устройство с двумя входами (U1 и U2) и двумя выходами: Uвых.1= (U1-U2)K1; Uвых 2= (U1+U2)K2

1). Полоса пропускания - 0 - 50 кГц. (УПТ).

2). Коэффициент усиления К1=К2=К=+40 дБ.

3). Предусмотреть дискретное и синхронное по К1 и К2 управлением усилением с шагом не более 2 дБ.

4). Точность установки требуемого усиления не хуже 0.1%.

5). Входное сопротивление Rвх1=Rвх2>20 кОм.

6). Выходное сопротивление по обоим выходам не более 10 Ом.

7). Источник питания - двухполярный, напряжением (12 - 15) В.

8). Дать эскизную проработку варианта печатной платы.

13. “Широкополосный усилитель высокой частоты”

Широкополосный усилитель должен иметь следующие параметры:

1). Полоса пропускания 1 МГц - 10 МГц с крутизной срезов АЧХ не хуже -12 дБ/окт.

2). Коэффициент усиления +20 дБ с возможностью уменьшения его в два раза. Точность реализации коэффициента усиления не хуже 1%.

3). Выходное сопротивление не более 100 Ом.

4). Входое сопротивление не менее 5 кОм.

5). Источник питания допускается одно- или двухполярный в зависимости от выбора базовой схемы и элементной базы.

14. “Пассивный LCR полосовой фильтр”

Крутизна срезов АЧХ за пределами полосы пропускания - не хуже -12 дБ/окт.

При реализации ПФ желательно, чтобы сложные в исполнении элементы - катушки индуктивности были бы использованы в минимально возможном количестве.

При выборе базовой структуры предпочтение следует отдать лестничным реализациям канонического вида. При этом для минимизации числа катушек индуктивностей лучше применять П-образные фрагменты с параллельными контурами в продольных ветвях.

Для упрощения расчетов допустимо использовать каскадное соединение ФНЧ и ФВЧ, каждый из которых реализует соответственно верхний и нижний срезы АЧХ ПФ. При этом надо иметь ввиду, что неравномерности АЧХ ФНЧ и ФВЧ при их каскадном соединении суммируются. Следовательно, расчет составляющих блоков следует производить исходя из половины заданной неравномерности для ПФ.

Допускается любой выбор аппроксимации.

Необходимо дать оценку требуемой точности исполнения элементов для обеспечения реализации требуемой АЧХ ПФ с точностью не хуже 1%.

По итогам расчета следует эскизно описать процедуру настройки ПФ.

Привести наиболее простой расчет катушек индуктивности.

Варианты задания:

1. f нп=20 кГц, f вп=100 кГц, А= -1 дБ.

2. f нп=100 кГц, f вп=500 кГц, А= -0.5 дБ.

3. f нп=200 кГц, f вп=1000 кГц, А= -2 дБ.

4. f нп=1 МГц, f вп= 4 МГц, А= - 2 дБ.

5. f нп=1 МГц, f вп=8 МГц, А= - 2 дБ.

6. f нп=2 МГц, f вп=10 МГц, А= - 1 дБ.

15. “Аналитическое исследование заданной схемы”

Для заданной схемы требуется получить выражение для передаточной функции. При анализе полагать усилители идеальными в смысле полосы пропускания, входного и выходного сопротивлений. Конечной величиной считать лишь коэффициент усиления. На основе найденной передаточной функции получить выражения для АЧХ, ФЧХ и фгр (групповое время передачи). Установить тип передаточной функции и её основные параметры. Провести моделирование самой схемы в пакете MicroCap или передаточной функции в пекете MathCad, (версии пакетов - любые). При однозначном понимании смысла исследуемой схемы разработать методику её расчета по заданным обобщенным параметрам передаточной функции.

(1).

(2).

(3).

(4).

(5).

(6).

(7).

(8).

16. “Малопотребляющий автогенератор звукового диапазона с регулируемой частотой излучения”

Требуется спроектировать автогенератор, работающий в диапазоне 1кГц - 20кГц. В указанном диапазоне необходимо предусмотреть регулировку частоты излучения. Регулировка (например, с помощью потенциометра) возможна как во всем диапазоне, так и по фрагментам диапазона: (1кГц - 5кГц), (5 - 10) кГц, (10 - 15) кГц, (15 - 20) кГц - плавная перестройка в каждом поддиапазоне. Нагрузкой генератора является излучатель мощностью не более 0.3 Вт. Тип излучателя - подобранная по частотному диапазону динамическая головка; пьезокерамический излучатель, рассчитанный на данный диапазон частот и излучаемую мощность. Источник питания +4.5 В.

17. “Электронный термометр”

Требуется спроектировать электронный термометр для измерения температуры в диапазоне 0 - +2000С. Точность измерения не хуже ±0.50С. Выходной сигнал в виде напряжения должен иметь величину 2 -3 В (необходимый уровень для подачи на АЦП). В качестве датчика температуры рекомендуется использовать терморезистор типа HEL-705-U-0-00, производство фирмы HONEYWELL. Источник питания двухполярный от ±5 В до ±12 В.

18. “Локальный амплитудный корректор”

Требуется спроектировать локальный амплитудный корректор (ЛАК) (фрагмент графического эквалайзера), который бы обеспечивал реализацию АЧХ резонансно - режекторного вида. ЛАК должен настраиваться на любую частоту в диапазоне 20 Гц - 20 кГц. При этом должна обеспечиваться независимая регулировка частоты настройки и эквивалентной добротности при переходе от резонансной АЧХ к режекторной. Регулировка должна быть плавной или дискретной с шагом не более 1.5 дБ. Условия по входу не оговариваются. Входной сигнал имеет величину до50 -100 мВ. Выходное сопротивление ЛАК не должно быть более 50 Ом. Источник питания - двухполярный, до 24 В. Аналогично - перестройка от резонансной до режекторной АЧХ должна производиться минимальным количеством изменяемых элементов.

19. “Активный RC - фильтр нижних частот”

Спроектировать активный RC-ФНЧ по заданным параметрам АЧХ.

ФНЧ реализовать в виде каскадного соединения из развязанных звеньев.

Варианты заданий приведены в таблице.

Допустимая величина неравномерности АЧХ в пределах полосы пропускания (0 - fвп): - Ad и величина гарантированного затухания в полосе задерживания (fвз - ?): -As, отсчитываются от заданной величины коэффициента плоского усиления (К).

№	К	fвп	fвз	-Ad	-As
1.	10	1.0кГц	2.0кГц	1.0дБ	30дБ
2.	20	2.5кГц	5.0кГц	0.5дБ	35дБ
3.	15	5.0кГц	7.5кГц	2.0дБ	40дБ
4.	50	7.5кГц	12кГц	3.0дБ	40дБ
5.	100	10кГц	15кГц	2.0дБ	45дБ
6.	40	20кГц	30кГц	1.5дБ	50дБ
7.	25	25кГц	50кГц	1.0дБ	40дБ
8.	30	50кГц	75кГц	2.0дБ	50дБ

20. “Резонансный усилительный каскад с ОБ и ЭП”

Требуется рассчитать транзисторный усилитель с резонансной АЧХ на основе каскада с ОБ и выходным ЭП, схема которого приведена на рисунке.

Основные параметры усилителя: частота резонанса 1 МГц, добротность резонансной АЧХ - 20, коэффициент усиления на частоте резонанса +40 дБ. Напряжение источника питания +(6 - 15) В.

Рекомендуемый тип транзистора - КТ3117А (импортные аналоги - 2N2222, 2N2539, 2N3301, 2N3302).

Для заданной рабочей частоты подобрать вариант исполнения катушки индуктивности и произвести ее расчет. При необходимости допускается использование ферромагнитного сердечника.

Оценить возможность реализации усилителя без использования конденсатора С6 и резисторов R5 и R6.

Для упрощения решения или для получения наиболее приемлемого режима по постоянному току допускается использование двухполярного источника питания.

Для итоговой схемы оценить величину динамического диапазона и максимально допустимую амплитуду входного сигнала.

21. “Резонансный усилительный каскад с ОЭ и ЭП”

усилитель телефонный связь приемник

Требуется рассчитать транзисторный усилитель с резонансной АЧХ на основе каскада с ОЭ и выходным ЭП, схема которого приведена на рисунке.

Схема отличается наличием трансформаторной связи между каскадами. ВЧ трансформатор представляет собой две катушки, намотанные на ферритовом кольцевом сердечнике «К». Внешний диаметр кольцевого сердечника 7 мм, тип материала ВЧ50.

Основные параметры усилителя: частота резонанса 2 МГц, ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ составляет 100 кГц, коэффициент усиления на частоте резонанса +(30 -40) дБ.

Схема предполагает работу от постоянно подключенного источника входного сигнала с нулевым внутренним сопротивлением. В силу этого резистор R1 можно рассматривать как эквивалентное сопротивление источника, величина которого может быть принятой порядка 80 - 100 Ом.

Объяснить назначение диодов D1 и D2, которые могут быть выбраны типа КД521 (импортные аналоги - 1N4148, 1N4149, 1N4153, 1N4305, 1N4447,1N4448).

Рекомендуемый тип транзистора - КТ3117А (импортные аналоги - 2N2222, 2N2539, 2N3301, 2N3302).

Напряжение двухполярного источника питания выбирается в пределах ±(5 - 10) В (для каждого источника).

Для итоговой схемы оценить величину динамического диапазона и максимально допустимую амплитуду входного сигнала.

22. ”Широкополосный УВЧ с гальванической связью”

Требуется рассчитать трехкаскадный широкополосный усилитель ВЧ с гальванической связью между каскадами, схема которого приведена на рисунке.

Основные параметры усилителя: коэффициент усиления по напряжению не менее +20 дБ, полоса пропускания 1 кГц - 300 МГц.

Рекомендуемый тип транзистора - КТ3117А (импортные аналоги - 2N2222, 2N2539, 2N3301, 2N3302).

Объяснить назначение элементов R3, R4 и C2. Показать зависимость параметров усилителя от вариации величин этих элементов.

Показать и объяснить зависимость параметров усилителя от величины напряжения источника питания.

Исходя из результатов расчета режимов по постоянному току, оценить величину динамического диапазона усилителя.

Объяснить какой (какие) параметры транзисторов будут оказывать влияние на ширину полосы пропускания, и в какой области частот.

23. “Избирательный усилитель”

Требуется рассчитать трехкаскадный усилитель ВЧ с АЧХ резонансного вида и с гальванической связью между каскадами, схема которого приведена на рисунке.

Основные параметры усилителя: коэффициент усиления не хуже 40 дБ, центральная частота АЧХ - 2 МГц, ширина полосы пропускания - не хуже (80 - 100) кГц. Обратить внимание на наличие двух контуров, формирующих избирательную характеристику. Допускается настройка обоих контуров на одну частоту или на две близко расположенных. При этом неравномерность АЧХ в пределах полосы пропускания не должна быть более 3 дБ.

Рекомендуемые типы транзисторов: Q1 - КТ3117А (импортные аналоги - 2N2222, 2N2539, 2N3301, 2N3302), Q2 - КТ313Б (импортный аналог - 2N2907), Q3 - КТ928Б (импортный аналог - 2N2219).

Сравнить транзисторы по основным их параметрам и объяснить применение в схеме трех разных типов транзисторов.

Напряжения источников питания - (10 - 15) В. Объяснить смысл использования двухполярного источника питания.

Объяснить назначение элементов R5, C4 и влияние их величин на характеристики усилителя.

Оценить величину допустимой нагрузки усилителя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью. Гос.изд.Иностр.литературы. М.: 1948г. 642с.

2. Марше Ж. Операционные усилители и их применение.

1. Изд. Энергия. Лен. Отд. 1974г. 216с.

2. Проектирование и применение операционных усилителей.

3. Под ред. Дж. Грэма, Дж. Тоби, Л.Хьюлсмана. М.: Мир. 1974г. 510с.

4. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измеритель -ной технике. Л.: Энергия. 1975г. 118с.

5. Аналоговые интегральные схемы. Элементы, схемы, системы и приме-нения. Под ред. Дж. Коннели. М.: Мир. 1977г. 440с.

6. Ленк Дж. Справочник по современным твердотельным усилителям. М.: Мир. 1977г. 500с.

7. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. М.: Сов. Радио. 1977г. 408с.

8. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н.Дулика, М.С.Жука. М.: Энергия. 1977г. 576с.

9. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. Радио. 1979г. 366с.

10. Кофлин Р., Дрискол Ф. Операционные усилители и линейные интег ральные схемы. М.: Мир. 1979г. 360с.

11. Хейнлейн В.Е., Холмс В.Х. Активные фильтры для интегральных схем. М.: Связь. 1980г.

12. Поляков В.Т. Приемники прямого преобразования для любительской связи. М.: ДОСААФ. 1981г.

13. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. Под ред. И.П.Степаненко. М.: Радио и связь. 1982г. 414с.

14. Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А.. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь. 1982г. 112с.

15. Коломбет Е.А. Таймеры. М.: Радио и связь. 1983г. 16. Полонников Д.Е. Операционные усилители. Принципы построения,

16. теория, схемотехника. М.: Энергоатомиздат. 1983г. 216с. 17. Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства. (Справочник).

17. М.: Радио и связь. 1984г. 400с. 18. Радиоприемные устройства. (проектирование РЭА на ИС) под ред. Барулина. М.: Радио и связь. 1984г.

18. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В двух томах. М.: Мир. 1984г.

19. Поляков В.Т. Трансиверы прямого преобразования. М.: ДОСААФ. 1984г.

20. Источники электропитания РЭА. Справочник. Под ред.Найвельта. М.: Радио и связь. 1985г.

21. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и связь. 1985г. 256с.

22. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. М..: Мир. 1985г. 572с.

23. Атаев Д.И., Болотников В.А. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. М.: Радио и связь. 1986г. 136с.

24. 750 практических электронных схем. Справ. Руководство. Составитель

25. и редактор Фелпс Р. М.: Мир 1986г. 584с.

26. Применение интегральных схем. Практическое руководство в 2-х книгах). Под ред. А.Уильямса. М.: Мир. 1987г. 1т.- 432с, 2т. - 413с.

27. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы. М.: Мир. 1988г. 584с.

28. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат. 1988г. 304с.

29. Дроздов В.В. Радиолюбительские трансиверы. М.: Радиосвязь. 1988г.

30. Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат. 1989г. 352с.

31. Ред Э. Т. Схемотехника радиоприемников. (практическое пособие). М.: Мир. 1989г.

32. Микросхемы для бытовой аппаратуры. Справочник. И.В. Новаченко и др. М.: Радио и связь. 1989г.384с.

33. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. М.: Мир. 1989г. 184с.

34. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. С.В. Якубовского. М.: Радио и связь. 1989г. 496с.

35. Граф Р. Электронные схемы. 1300 примеров. М.: Мир. 1989г.

36. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Схемы, блоки, 50 - омная техника. М.: Мир. 1990г.

37. Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. М.: Патриот. 1990г. 264с.

38. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. М.: Мир. 1991г. 448с.

39. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь. 1991г. 376с.

40. Уитсон Дж. 500 практических схем на ИС. М.: Мир. 1992г. 376с.

41. Гринфилд Дж. Транзисторы и линейные интегральные схемы.

42. Руководство по анализу и расчету. М.: Мир.1992г. 556с.

43. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Под ред. У.Томпкинса и Дж. Уэбстера. М.: Мир. 1992г. 590с.

44. Кауфман М., Сидман А.Г. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. Справочник в 2-х томах. М.: Энергоатом изд. 1993г.

45. Борисенко А.Л. Однотранзисторные автогенераторы. Уч. Пособие. СПб. Изд.СПбГТУ. 1998г.

Размещено на Allbest.ru