УСИЛИТЕЛЬ ПРИЁМНОГО БЛОКА ШИРОКОПОЛОСНОГО ЛОКАТОРА (kursovik)

Посмотреть архив целиком

2

2



Министерство образования Российской Федерации



ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)



Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)








УСИЛИТЕЛЬ ПРИЁМНОГО

БЛОКА ШИРОКОПОЛОСНОГО ЛОКАТОРА




Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

Схемотехника и АЭУ







Студент гр. 148-3

__________Воронцов С.А.

24.04.2001

Руководитель

Доцент кафедры РЗИ

_____________Титов А.А.

_____________











2001

Реферат


Курсовой проект 18 с., 11 рис., 1 табл.

КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ (Кu), АМПЛИТУДНОЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (АЧХ), ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЁМКОСТИ, ДРОССЕЛИ, КОМБИНИРОВАННЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ.

Объектом проектирования является проектирование усилителя приёмного блока широкополосного локатора. Цель работы – приобретение навыков аналитического расчёта усилителя по заданным к нему требованиям. В процессе работы производился аналитический расчёт усилителя и вариантов его исполнения, при этом был произведён анализ различных схем термостабилизации, рассчитаны эквивалентные модели транзистора, рассмотрены варианты коллекторной цепи транзистора.

В результате расчета был разработан широкополосный усилитель с заданными требованиями.

Полученный усилитель может быть использован как усилитель высокой частоты

в приёмных устройствах.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ


на курсовое проектирование по курсу Аналоговые электронные устройства

студент гр. 148-3 Воронцов С.А.

Тема проекта: Усилитель приёмного блока широкополосного локатора.

Исходные данные для проектирования аналогового устройства.

1. Диапазон частот от 100 МГц до 400 МГц.

2. Допустимые частотные искажения Мн 3 dB, МВ 3 dB.

3. Коэффициент усиления 15 dB.

4. Сопротивление источника сигнала 50 Ом.

5. Амплитуда напряжения на выходе 1 В.

6. Характер и величина нагрузки 50 Ом.

7. Условия эксплуатации (+10 +50)ºС.

8. Дополнительные требования: согласование усилителя по входу и выходу.

Содержание


1 Введение ------------------------------------------ ----------------------------- 5

2 Основная часть ---------------------------------------------------------------- 6

2.1 Анализ исходных данных -------------------------------------------------- 6

2.2 Расчёт оконечного каскада ----------------------------------------------- 6

2.2.1 Расчёт рабочей точки ---------------------------------------------------- 6

2.2.2 Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора ------------- 9

2.2.2.1 Расчёт параметров схемы Джиаколетто -------------------------- 9

2.2.2.2 Расчёт однонаправленной модели транзистора ------------------ 9

2.2.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации --------------------------10

2.2.3.1 Эмитерная термостабилизация -------------------------------------- 10

2.2.3.2 Пассивная коллекторная ---------------------------------------------- 11

2.2.3.3 Активная коллекторная ----------------------------------------------- 12

3 Расчёт входного каскада по постоянному току ------------------------ 13

3.1 Выбор рабочей точки ------------------------------------------------------ 13

3.2 Выбор транзистора --------------------------------------------------------- 13

3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора------------------------------- 14

3.3.1 Расчёт цепи термостабилизации-----------------------------------------14

4.1 Расчёт полосы пропускания выходного каскада-----------------------15

4.2. Расчёт полосы пропускания входного каскада------------------------ 17

5 Расчёт ёмкостей и дросселей ---------------------------------------------18

6 Заключение --------------------------------------------------------------------20

7 Список использованных источников---------------------------------------- 21



1 Введение


Цель работы – приобретение навыков аналитического расчёта широкополосного усилителя по заданным к нему требованиям.

Всё более широкие сферы деятельности человека не могут обойтись без радиолокации. Следовательно, к устройствам радиолокации предъявляются всё более жёсткие требования. В первую очередь это хорошее согласование по входу и выходу, хорошая повторяемость характеристик усилителей при их производстве, без необходимости подстройки, миниатюризация.

Всеми перечисленными выше свойствами обладают усилители с отрицательными комбинированными обратными связями [1], что достигается благодаря совместному использованию последовательной местной и параллельной обратной связи по напряжению


2 Основная часть


2.1 Анализ исходных данных


Исходя из условий технического задания, наиболее оптимальным вариантом решения моей задачи будет применение комбинированной обратной связи.[2]

Вследствие того, что у нас будут комбинированные обратные связи, которые нам дадут хорошее согласование по входу и выходу, в них будет теряться 1/2 выходного напряжения, то возьмём Uвых в 2 раза больше заданного, т.е. 2В.


2.2 Расчёт оконечного каскада


2.2.1 Расчёт рабочей точки


Возьмём Uвых в 2 раза больше чем заданное, так как часть выходной мощности теряется на ООС.[2]

Uвых=2Uвых(заданного)=2 (В)

Расчитаем выходной ток:

Iвых===0,04 (А)

Расчитаем каскады с резистором и индуктивностью в цепи коллектора:

Р
асчёт резистивного каскада при условии
Rн=Rк=50 (Ом) рис(2.2.1.1).


Р
исунок 2.2.1.1- Резистивный каскад Рисунок 2.2.1.2- Нагрузочные прямые.

по переменному току.

Расчитаем выходной ток для каскада с резистором в цепи коллектора:

Iвых~===0,08 (А)

Расчитаем ток и напряжение в рабочей точке:

Uкэ0=Uвых+Uост, Uост примем равным 2В. (2.2.1)

Iк0=Iвых~+0,1Iвых~ (2.2.2)

Uкэ0=3 (В)

Iк0=0,088 (А)

Расчитаем выходную мощность:

Pвых===0,04 (Вт)

Напряжение питания тогда будет:

Eп=Uкэ0+URк=Uкэ0+ Iк0Rк=7,4 (В)

Найдём потребляемую и рассеиваемую мощность:

Pрасс=Uкэ0Iк0=0,264 (Вт)

Рпотр= EпIк0=0,651(Вт)

Д
ля того чтобы больше мощности шло в нагрузку, в цепь коллектора включаем дроссель.
[2]

Р
асчёт каскада при условии что в цепь коллектора включен
Lк рис(2.2.1.3).

Рисунок 2.2.1.3- Индуктивный каскад Рисунок 2.2.1.4- Нагрузочные прямые.

по переменному току.

Расчитаем выходной ток для каскада с индуктивностью в цепи коллектора:

Iвых= ==0,04 (А)

По формулам (2.2.1) и (2.2.2) расчитаем рабочую точку.

Uкэ0=3 (В)

Iк0=0,044 (А)

Найдём напряжение питания, выходную, потребляемую и рассеиваемую мощность:

Pвых===0,04 (Вт)

Eп=Uкэ0=3 (В)

Рк расс=Uкэ0Iк0=0,132 (Вт)

Рпотр= EпIк0=0,132 (Вт)


Еп,(В)

Ррасс,(Вт)

Рпотр,(Вт)

Iк0,(А)

С Rк

7,4

0,264

0,651

0,088

С Lк

3

0,132

0,132

0,044

Таблица 2.2.1.1- Характеристики вариантов схем коллекторной цепи

Из энергетического расчёта усилителя видно, что целесообразнее использовать каскад с индуктивностью в цепи коллектора.

Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:

  1. граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

;

  1. предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер

;

  1. предельно допустимого тока коллектора

;

  1. предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе

.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ996А. Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры:

  1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

  2. Постоянная времени цепи обратной связи пс;

  3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

  4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;

  5. Индуктивность вывода базы нГн;

  6. Индуктивность вывода эмиттера нГн.

Предельные эксплуатационные данные:

  1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

  2. Постоянный ток коллектора мА;

3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт;

2.2.2 Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора.


2
.2.2.1Расчёт параметров схемы Джиаколетто.

Рисунок 2.2.2.1.1- Эквивалентная схема биполярного

транзистора (схема Джиаколетто).

Найдём параметры всех элементов схемы:[2]

Пересчитаем ёмкость коллектора из паспортной: Ск(треб)к(пасп)*=1,6=2,92 (пФ)

Найдём gб=, причём rб= :

rб= =2,875 (Ом); gб==0,347 (Cм);

Для нахождения rэ воспользуемся формулой rэ=, где Iк0 в мА:

rэ= =1,043 (Ом);

Найдём оставшиеся элементы схемы

gбэ==0,017,где ß0=55 по справочнику;

==30,5 (пФ),где fТ=5000Мгц по справочнику;

Ri= =100 (Ом), gi=0.01(См),где Uкэ(доп)=20В Iко(доп)=200мА.


2.2.2.2Расчёт однонаправленной модели транзистора.

Д
анная модель применяется в области высоких частот.

Рисунок 2.2.2.2.1- Однонаправленная модель транзистора.

Параметры эквивалентной схемы расчитываются по приведённым ниже формулам.[2]

Входная индуктивность: