ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (ref-14408)

Посмотреть архив целиком

28



Министерство образования Российской Федерации



ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)



Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)








ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ




Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

Схемотехника и АЭУ







Студент гр. 180

__________Курманов Б.А.

______________

Руководитель

Доцент кафедры РЗИ

_____________Титов А.А.

_____________










2003

Реферат


Курсовая работа 29с., 12 рис., 3 табл., 2 источника.

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД, ТРАНЗИСТОР, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, СКВАЖНОСТЬ, КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ.

Целью данной работы является приобретение навыков аналитического расчёта усилителя по заданным требованиям.

В процессе работы производился расчёт параметров усилителя, анализ различных схем термостабилизации, были рассчитаны эквивалентные модели транзистора, рассмотрены варианты коллекторной цепи транзистора.

В результате работы получили принципиальную готовую схему усилителя с известной топологией и известными номиналами элементов.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2002.

СОДЕРЖАНИЕ


1.Введение

5

2.Предварительный расчет усилителя

6

2.1 Расчет рабочей точки

6

3. Выбор транзистора

8

4. Расчет схемы термостабилизации

9

4.1 Эмиттерная термостабилизация

9

4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация

11

4.3 Активная коллекторная термостабилизация

12

5. Расчёт параметров схемы Джиаколетто

13

6. Расчет высокочастотной индуктивной коррекции

15

7. Промежуточный каскад

17

7.1 Расчет рабочей точки. Транзистор VT2

17

7.1.1 Расчет высокочастотной индуктивной коррекции

20

7.1.2 Расчет схемы термостабилизации

21

7.2 Транзистор VT1

22

7.2.1 Расчет схемы термостабилизации

24

8. Искажения вносимые входной цепью

25

9. Расчет Сф, Rф, Ср

26

10. Заключение

28

Литература

29







Министерство образования Российской Федерации


Томский Университет Систем Управления и Радиоэлектроники (ТУСУР)


Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)


Утверждаю

Зав. кафедрой РЗИ

_____В.И.Ильюшенко

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ № 2

на курсовое проектирование по дисциплине “Схемотехника АЭУ”

студенту гр.180 Курманову Б.А.



  1. Тема проекта Импульсный усилитель

  2. Сопротивление генератора Rг = 75 Ом.

  3. Коэффициент усиления K = 25 дБ.

  4. Длительность импульса 0,5 мкс.

  5. Полярность "положительная".

  6. Скважность 2.

  7. Время установления 25 нс.

  8. Выброс 5%.

  9. Искажения плоской вершины импульса 5%.

  10. Амплитуда 4В.

  11. Полярность "отрицательная".

  12. Сопротивление нагрузки Rн = 75 Ом.

  13. Условия эксплуатации и требования к стабильности показателей усилителя 20 - 45 °С.

  14. Срок сдачи проекта на кафедру РЗИ 10.05.2003.

  15. Дата выдачи Задания 22.02.2003.

Руководитель проектирования _____________

Исполнитель ______________

1.Введение


Импульсные усилители нашли широкое применение. Особенно широко они применяются в радиотехнических устройства, в системах автоматики, в приборах экспериментальной физики, в измерительных приборах.

В зависимости от задач на импульсные усилители накладываются различные требования, которым они должны отвечать. Поэтому усилители могут различаться между собой как по элементной базе, особенностям схемы, так и по конструкции. Однако существует общая методика, которой следует придерживаться при проектировании усилителей.

Задачей представленного проекта является отыскание наиболее простого и надежного решения.

Для импульсного усилителя применяют специальные транзисторы, имеющие высокую граничную частоту. Такие транзисторы называются высокочастотными.

Итогом курсового проекта стали параметры и характеристики готового импульсного усилителя.

2.Предварительный расчет усилителя


2.1 Расчет рабочей точки


Исходные данные для курсового проектирования находятся в техническом задании.

Средне статистический транзистор даёт усиление в 20 дБ, по заданию у нас 25 дБ, отсюда получим, что наш усилитель будет иметь как минимум 2 каскада. Однако исходя из условия разной полярности входного и выходного сигнала число каскадов должно быть нечетным, следовательно число каскадов составит 3.


Структурная схема многокаскадного усилителя представлена на рис.2.1


Рисунок 2.1 - Структурная схема усилителя


По заданному напряжению на выходе усилителя рассчитаем напряжение коллектор эмиттер и ток коллектора (рабочую точку).

Iко=

Uкэо=


Рассмотрим два варианта реализации схемы питания транзисторного усилителя: первая схема реостатный каскад, вторая схема дроссельный каскад.

Дроссельный каскад:

Схема дроссельного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Схема дроссельного каскада


Rн=75 (Ом).

Расчетные формулы:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко.

Eп = Uкэо = 4В

Pвых = Вт

Pпотр = Вт

η =


Резистивный каскад:

Схема резистивного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема резистивного каскада


Rк=75(Ом), Rн=75 (Ом), Rн~=37,5 (Ом).

Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко.

Eп = Iко*Rк+Uкэо = 8,4В

Pвых = Вт

Pпотр = Вт

η =


Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.


Eп, (В)

Iко, (А)

Uко, (В)

Pвых.,(Вт)

Pпотр.,(Вт)

P,(Вт)

η

Rк

8,4

0,0587

4

0,107

0,496

0,255

0,22

Lк

4

0,0293

4

0,107

0,117


0,91



3. Выбор транзистора


Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:

  1. P ≤ Pк доп*0,8

  2. Iко ≤ 0,8*Iк max

  3. fв(10-100) ≤ fт

  4. Uкэо ≤ 0,8*Uкэ доп

Исходя из данных технического задания. Тогда верхняя граничная частота оконечного каскада:

(3.1)

fТ>(10..100) fв,

fT=140МГц.


Этим требованиям полностью соответствует транзистор 2Т602А. Параметры транзистора приведены в таблице 3.1.


Таблица 3.1 - Параметры используемого транзистора

Наимено-вание

Обозначение

Значения

Ск

Емкость коллекторного перехода

4 пФ

Сэ

Емкость эмиттерного перехода

25 пФ

Граничная частота транзистора

150 МГц

Βо

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

20-80

Температура окружающей среды

25оС

Iкбо

Обратный ток коллектор-база

10 мкА

Постоянный ток коллектора

75 мА

Тперmax

Температура перехода

423 К

Pрас

Постоянная рассеиваемая мощность (без теплоотвода)

0,85 Вт


Далее рассчитаем выберем схему термостабилизации.



4. Расчет схемы термостабилизации


4.1 Эмиттерная термостабилизация


Эмиттерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах, и получила наиболее широкое распространение. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 4.1.


Рисунок 4.1 - Схема эмиттерной термостабилизации


Расчёт произведем поэтапно:

1. Выберем напряжение эмиттера , ток делителя и напряжение питания ;

2. Затем рассчитаем .

Напряжение эмиттера выбирается равным порядка . Выберем .

Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

(мА); (4.1.1)

Тогда:

(мА) (4.1.2)

Напряжение питания рассчитывается по формуле: (В)

Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам: