Разработка гибридной интегральной схемы усилителя электрических сигналов низкой частоты - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка гибридной интегральной схемы усилителя электрических сигналов низкой частоты
Разработка структурной и принципиальной схемы устройства. Расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов. Выбор навесных элементов и определение конфигурации пленочных элементов усилителя частоты.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
3. Разработка интегральной микросхемы
3.1 Выбор навесных элементов и расчет конфигурации пленочных элементов
3.2 Расчет амплитудно-частотной характеристики
Разработать принципиальную схему и выполнить расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов.
2. Коэффициент усиления по напряжению .
5. Номинальное выходное напряжение .
8. Коэффициент частотных искажений на нижней рабочей частоте .
9. Коэффициент частотных искажений на верхней рабочей частоте .
Исходные данные для варианта 10 сведены в таблицу 1.
усилитель частота транзистор пленочный
Курсовое проектирование является важным этапом в освоении изучаемого предмета, позволяющим применить на практике знания, полученные в процессе проработки лекционного курса.
Проектирование заключается в разработке и полном расчете электрической схемы гибридной интегральной схемы (ГИС) - усилителя электрических сигналов низкой частоты (УНЧ).
Особенностью проектирования ГИС-УНЧ является то, что невозможно получить единственное однозначное решение, необходимо достичь определенного компромисса между выдвигаемыми требованиями, зачастую достаточно противоречивыми.
Сферы использования ГИС очень разнообразны, широко применяются подобные микросхемы в системах автоматического управления, в вычислительной технике, измерительных приборах, устройствах голосовой связи. Применение ГИС позволяет снизить массо-габаритные показатели аппаратуры, повысить энергоэффективность, надежность, снизить эксплуатационные расходы.
Рис.1. Структурная схема разрабатываемого устройства
В общем случае техническому заданию соответствует двухкаскадная схема усилителя с использованием полевого и биполярного транзисторов.
Обобщенная структурная схема разрабатываемого устройства состоит из следующих блоков:
- Входной узел. Служит для согласования между источником сигнала и первым каскадом усилителя.
- Первый каскад. Служит для основного усиления и должен обладать большим входным сопротивлением. Напряжение источника питания, в соответствии с заданием . Следовательно, выбираем транзистор с каналом типа. Коэффициент передачи рассчитывается исходя из коэффициентов передачи всех остальных каскадов.
- Второй каскад. Должен обеспечить малое выходное сопротивление разрабатываемого устройства и достаточную амплитуду выходного сигнала. Исходя из напряжения питания, биполярный транзистор должен быть структуры .
- Выходной узел. Служит для согласования второго каскада с нагрузкой. В разрабатываемом устройстве для этого служат разделительные конденсаторы, которые не дают пройти постоянной составляющей в нагрузку. Т.к. это разделительные конденсаторы, то они определяют АЧХ в области нижних частот.
Коэффициент частотных искажений многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов частотных искажений отдельных каскадов:
Обычно коэффициент частотных искажений выражают в децибелах
Согласно заданию коэффициент частотных искажений на нижней и верхней граничных частотах усилителя и в данном случае определяется выражением. Распределим искажения поровну между двумя каскадами: .
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
Принципиальная схема усилителя представлена на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема усилителя с несимметричным входом и несимметричным выходом
С учетом комплекса требований ТЗ к разрабатываемому устройству выберем двухкаскадную схему с непосредственной связью между каскадами. Это позволит уменьшить количество элементов и расширить полосу пропускания в области нижних частот.
Первый каскад предлагается выполнить на полевом транзисторе включенном в схему с общим истоком (ОИ), такое включение позволит выполнить требования ТЗ по входному сопротивлению, получить в первом каскаде достаточное усиление и низкий коэффициент шума всего усилителя.
Второй каскад выполняется на биполярном транзисторе по схеме эмиттерного повторителя (схема с общим коллектором) (ОК).
В нашем случае коэффициент усиления устройства равен произведению коэффициентов усиления входящих в него каскадов:
где - коэффициент передачи входного узла;
- коэффициент передачи первого каскада;
- коэффициент передачи второго каскада;
- коэффициент передачи выходного узла.
Так как выходной каскад имеет коэффициент усиления достаточно близкий к единице, но все же меньше, а входной и выходной узлы не являются активными каскадами, зададим ориентировочно произведение :
Ориентировочно определим коэффициент усиления первого каскада:
После распределения частотных искажений и усиления между каскадами произведем расчет транзисторных каскадов. Будем использовать графоаналитический метод.
На рис. 3 приведены семейство выходных характеристик ПТ 2П201А с переходом и каналом типа.
Рис. 3. Семейство выходных характеристик ПТ 2П201А
Определим минимальное напряжение сток -исток в точке покоя:
где =1,5 В - напряжение отсечки выбранного транзистора ;
=2 В - номинальное выходное напряжение;
- 0,5 В - напряжение запаса, обеспечивающее роботу транзистора в рабочей области стоковых характеристик.
Выбираем рабочую точку при нулевом смещении на затворе.. Такой выбор упрощает принципиальную схему и топологию, так как нет необходимости в сопротивлении в цепи стока , и конденсаторе большей емкости , шунтирующего это сопротивление для устранения отрицательной обратной связи.
Определим динамическое внутреннее сопротивление в рабочей точке:
Определяем сопротивление резистора в цепи стока R2:
В нашем случае , коэффициент усиления каскада в большей степени определяется величиной и для расчета коэффициента усиления воспользуемся формулой:
Подставив значения в формулу (8) получим коэффициент усиления напряжения первого каскада:
Рассчитаем величины емкостей разделительных конденсаторов, переведя заданные коэффициенты частотных искажений по каскадам в разы.
Коэффициент частотных искажений на нижней частоте рабочего диапазона определяется разделительными конденсаторами:и. Распределим искажения между этими конденсаторами в равных частях:
Определим величину корректирующего конденсатора:
3. РАЗРАБОТКА ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ
3.1 Выбор навесных элементов и расчет конфигурации пленочных элементов
В разрабатываемой интегральной микросхеме навесными элементами являются транзисторы VТ1 и VT2 с размерами:
Резистор R1, который определяет входное сопротивления устройства выбираем из стандартного ряда ряд Е24, R3 =330 кОм с размерами: L=6мм, В=2,2 мм
Навесные элементы необходимо устанавливают не ближе 500мкм от пленочных элементов и не ближе 600мм от контактных площадок; минимально допустимое расстояние между навесными элементами 300 мкм. Длина проволочных выводов навесных элементов допускается от 600 мкм до 5 мм. Расчет пленочных резисторов:
Расчет максимальной рассеиваемой мощность каждого резистора и выбор конфигурации и размера.
где I i - ток, протекающий через резистор.
- удельное поверхностное сопротивление.
Для изготовления резисторов выбираем сплав РС3001 с высоким удельным поверхностным сопротивлением. Удельное сопротивление сплава , удельная мощность рассеяния .
Подставив в (29) числовые значения, получим:
Так как , то резистор будет прямоугольной формы
Так как то резистор будет прямоугольником, у которого длина чуть меньше ширины.
* Округление производится до десятых долей в большую сторону.
Ширина резисторов определяется из формулы:
* Округление производится до десятых долей в большую сторону.
Полученные значения длины и ширины резисторов больше минимальных: , .
Для плёночных конденсаторов в качестве диэлектрика выбираем окись тантала, как имеющую большую удельную ёмкость , в качестве материала обкладок - алюминий.
Ввиду большой площади элементов и , более целесообразным представляется применение навесных элементов с номиналами из стандартного ряда Е24:
- К10-17, номинал 27 нФ, размеры: , .
- К53-26, номинал 4,7 мкФ, размеры: , .
Для проводников и контактных площадок выбираем медь с подслоем ванадия для улучшения адгезии к подложке. Толщину проводников и контактных площадок примем 0,5 - 1 мкм. Размеры контактных площадок 200х250 мкм и более.
Тонкопленочные элементы ГИС выполним путем термического, катодного или ионо-плазменного напыления на диэлектрическую подложку соответствующего материала через диэлектрические маски.
Формирование конфигурации тонкопленочных элементов выполним с применением метода фотолитографии .
3.2 Расчет амплитудно-частотной характеристики
Расчет относительного коэффициента усиления в области нижних частот проведем по формуле:
В качестве в формулу (30) будем подставлять величины , ,,,,,.
Результаты расчетов сведены в таблицу 2.
АЧХ в области верхних частот: Определим относительный коэффициент усиления на частотах:,, , ,
Результаты дальнейших расчетов сведены в таблицу 3.
Проверка соответствия расчетных и заданных значений и :
Сквозная АЧХ устройства изображена рис.5.
Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика
1. Методические указания. Новосибирск. 2006.
2. Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, новые направления. -М.: Высшая школа, 1978.
3. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники: учебное пособие для вузов. - М.: сов. Радио, 1980.
4. Справочник под редакцией Перельмана Б. Л. «Транзисторы для аппаратуры широкого применения» - М: «Радио и связь» 1981
5. Игнатов А. Н., Калинин С. В., Савиных В. Л. Основы электроники. Учебное пособие. Новосибирск 2005.
Понятие и назначение усилителя низкой частоты. Разработка и расчет принципиальной схемы. Проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Анализ работы схемы при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12. курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.08.2010
Расчет мощности сигнала на входе усилителя низкой частоты, значения коллекторного тока оконечных транзисторов, емкости разделительного конденсатора, сопротивления резистора, напряжения на входе усилителя. Разработка и анализ принципиальной схемы. курсовая работа [111,1 K], добавлен 13.02.2015
Расчёт параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. Схема транзисторного усилителя низкой частоты. Выбор биполярного транзистора, расчет элементов схемы. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на полевом транзисторе. курсовая работа [381,5 K], добавлен 03.12.2010
Проектирование бестрансформаторного усилителя низкой частоты, расчет коэффициента усиления и диапазона возможных значений. Определение схемы выходного каскада и типов транзисторов каскадов усиления. Расчет электрической принципиальной схемы усилителя. курсовая работа [138,4 K], добавлен 29.06.2015
Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления. курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.12.2012
Общие сведения об усилителях звуковой частоты. Электрический расчет схемы прибора. Разработка узлов радиоэлектронной аппаратуры. Определение номиналов пассивных и активных элементов схемы усилителя низкой частоты, которые обеспечивают работу устройства. курсовая работа [355,0 K], добавлен 13.10.2017
Анализ существующих систем навигации и принципов их работы. Разработка структурной схемы передающего устройства ультракоротковолновой радиостанции. Расчет элементов принципиальной схемы предварительного усилителя, усилителя низкой и высокой частоты. дипломная работа [1,6 M], добавлен 27.06.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Разработка гибридной интегральной схемы усилителя электрических сигналов низкой частоты курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Дипломная работа по теме Состояние и пути повышения эффективности использования трудовых ресурсов предприятия торговли
Поэт И Толпа Лермонтов Сочинение
Реферат по теме Этиология, патогенез, лечение эндокардита и миокардита
Совершенствование Техники Высокого Старта Реферат
Оценка Риска Диссертация
Курсовая работа по теме Расчет характеристик электропривода насоса Д5000-32-2 для 2-х способов регулирования производительности
Методические Указания По Курсового Проектирования Систем Пожаротушения
Реферат На Тему Сорт Как Динамичный Фактор Потенциала Интенсификации Свекловодства
Сочинение Про Земледельцев
Отчет По Практике На Тему Аналіз Діяльності Приватбанку
Реферат: Computers Essay Research Paper Computers are found
Сочинение Рассуждение На Тему Жизненные Ценности Пример
Курсовая работа: Міжпредметні звязки у процесі трудового навчання
Реферат по теме Порівняльна характеристика політичних ідеологій: соціал-демократії та лібералізму
Дипломная работа по теме Оценка уровня эффективности хозяйственной деятельности организации на основе бухгалтерского баланса
Курсовая работа по теме Язык С#
Реферат: Бух облік надходження цінностей і податкового кредиту з ПДВ на виробничих оптовозбутових оптов
Реферат по теме Конструкції пластинчастих теплообмінних апаратів
Цель Урока Контрольная Работа
Реферат по теме Рынок корпоративных облигаций и основные направления повышения его эффективности
Организация учета расчетов с работниками по оплате труда и другим расчетным операциям - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа
Пушкин в Петербурге (1917-1820 гг.) - История и исторические личности презентация
Представительство в суде - Государство и право дипломная работа