Усилитель импульсный - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Расчёт параметров усилителя, анализ различных схем термостабилизации. Характеристика эквивалентных моделей транзистора. Параметры схемы Джиаколетто. Определение эмиттерной коррекции, схемы термостабилизации. Расчет результирующего коэффициента усиления.


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.

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД, ТРАНЗИСТОР, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, РАБОЧАЯ ТОЧКА, 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 2003.
2. Предварительный расчет усилителя
4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация
4.3 Активная коллекторная термостабилизация
5. Расчёт параметров схемы Джиаколетто
7.1 Расчет рабочей точки. Транзистор VT2
7.1.2 Расчет схемы термостабилизации
7.2.2 Расчет схемы термостабилизации
8. Искажения вносимые входной цепью
9. Расчет входной корректирующей цепи
11. Расчет результирующего коэффициента усиления
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
Исходные данные для курсового проектирования находятся в техническом задании.
Средне статистический транзистор даёт усиление в 20 дБ, по заданию у нас 40 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).
Рассмотрим два варианта реализации схемы питания транзисторного усилителя: первая схема реостатный каскад, вторая схема дроссельный каскад.
Схема дроссельного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Схема дроссельного каскада
Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко.
Схема резистивного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Схема резистивного каскада
Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко.
Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 2.1.
Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:
Исходя из данных технического задания. Тогда верхняя граничная частота оконечного каскада:
Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ629А. Параметры транзистора приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры используемого транзистора
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
Постоянная рассеиваемая мощность (без теплоотвода)
Далее рассчитаем и выберем схему термостабилизации.
4. Расчет схемы термостабилизации
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
1. Выберем напряжение эмиттера , ток делителя и напряжение питания .
Напряжение эмиттера выбирается равным порядка . Выберем .
Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
Напряжение питания рассчитывается по формуле: В
Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
Данная методика расчёта не учитывает напрямую заданный диапазон температур окружающей среды, однако, в диапазоне температур от 0 до 50 градусов для рассчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлемую стабилизацию.
4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация
Рисунок 4.2 - Схема пассивной коллекторной термостабилизации.
Ток базы определяется Rб. При увеличении тока коллектора напряжение на Uкэо падает и следовательно уменьшается ток базы, а это не даёт увеличиваться дальше току коллектора. Но чтобы стал изменяться ток базы, напряжение Uкэо должно измениться на 10-20%, то есть Rк должно быть очень велико, что оправдывается только в маломощных каскадах.
4.3 Активная коллекторная термостабилизация
Рисунок 4.3 - Схема активной коллекторной термостабилизации
Сделаем так чтобы Rб зависело от напряжения Ut. Получим что при незначительном изменении тока коллектора значительно изменится ток базы. И вместо большого Rк можно поставить меньшее на котором бы падало небольшое (порядка 1В) напряжение.
Статический коэффициент передачи по току первого транзистора о1=25. U R4 =5В.
P рас1 = U кэо1 *I ко1 = 5*3,08*10 -3 = 15,4 мВт,
Еп = U кэо2 +U R4 = 10+5 = 15В(4.15)
Данная схема требует значительное количество дополнительных элементов, в том числе и активных. При повреждении емкости С1 каскад самовозбудится и будет не усиливать, а генерировать, т.е. данный вариант не желателен, поскольку параметры усилителя должны как можно меньше зависеть от изменения параметров его элементов. Наиболее приемлема эмиттерная термостабилизация.
5. Расчёт параметров схемы Джиаколетто
Рисунок 5.1 - Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)
Ск(треб)-ёмкость коллекторного перехода при заданном Uкэ0,
Ск(пасп)-справочное значение ёмкости коллектора при Uкэ(пасп).
rб= =8 Ом ; gб==0,125 Cм, где (5.1)
-справочное значение постоянной цепи обратной связи.
-справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.
fт-справочное значение граничной частоты транзистора при которой =1
Ri-выходное сопротивление транзистора,
Uкэ0(доп), Iк0(доп)-соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.
где К 0 - коэффициент усиления резисторного каскада
где ф в - постоянная времени верхних частот резисторного каскада
где ф - постоянная времени верхних частот
где S 0 - крутизна проходной характеристики
где С вх - входная динамическая емкость каскада
где f в - верхняя граничная частота
- верхняя граничная частота при условии что на каждый каскад приходится по 0,75 дБ искажений.
Данное значение верхней граничной частоты не удовлетворяет требованиям технического задания, поэтому потребуется введение коррекции.
6. Расчет эмиттерной коррекции
Схема эмиттерной коррекции представлена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 - Схема эмиттерной коррекции
Эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер с ростом частоты усиливаемого сигнала.
Коэффициент усиления каскада описывается выражением:
где - глубина обратной связи. (6.2)
в и параметры рассчитанные по формулам 5.7, 5.8, 5.9.
При заданном значении F, значение определяется выражением:
Примем, тогда из (6.1) - (6.10) получим:
7.1 Расчет рабочей точки. Транзистор VT2
Рисунок 7.1 - Предварительная схема усилителя
Кроме того при выборе транзистора следует учесть: f в =17,5 МГц.
Этим требованиям соответствует транзистор 2Т3129А9. Однако данные о его параметрах при заданном токе и напряжении недостаточны, поэтому выберем следующую рабочую точку:
Таблица 7.1 - Параметры используемого транзистора
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
Постоянная рассеиваемая мощность (без теплоотвода)
Рассчитаем параметры эквивалентной схемы для данного транзистора используя формулы 5.1 - 5.13.
Ск(треб)-ёмкость коллекторного перехода при заданном Uкэ0,
Ск(пасп)-справочное значение ёмкости коллектора при Uкэ(пасп).
-справочное значение постоянной цепи обратной связи.
-справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.
fт-справочное значение граничной частоты транзистора при которой =1
Ri-выходное сопротивление транзистора,
Uкэ0(доп), Iк0(доп)-соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.
- входное сопротивление и входная емкость нагружающего каскада.
- верхняя граничная частота при условии что на каждый каскад приходится по 0,75 дБ искажений. Желательно ввести коррекцию.
7.1.1 Расчет эмиттерной коррекции
Схема эмиттерной коррекции представлена на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2 - Схема эмиттерной коррекции промежуточного каскада
Эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер с ростом частоты усиливаемого сигнала.
Коэффициент усиления каскада описывается выражением:
в и параметры рассчитанные по формулам 5.7, 5.8, 5.9.
При заданном значении F, значение определяется выражением:
7.1.2 Расчет схемы термостабилизации
Используем эмиттерную стабилизация поскольку был выбран маломощный транзистор, кроме того эмиттерная стабилизация уже применяется в рассчитываемом усилителе. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 4.1.
1. Выберем напряжение эмиттера , ток делителя и напряжение питания ;
Напряжение эмиттера выбирается равным порядка . Выберем .
Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
Напряжение питания рассчитывается по формуле: В
Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
В диапазоне температур от 0 до 50 градусов для рассчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлемую стабилизацию.
В качестве транзистора VT1 используем транзистор 2Т3129А9 с той же рабочей точкой что и для транзистора VT2:
Рассчитаем параметры эквивалентной схемы для данного транзистора используя формулы 5.1 - 5.13 и 7.1 - 7.3.
Ск(треб)-ёмкость коллекторного перехода при заданном Uкэ0,
Ск(пасп)-справочное значение ёмкости коллектора при Uкэ(пасп).
-справочное значение постоянной цепи обратной связи.
-справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.
fт-справочное значение граничной частоты транзистора при которой =1
Ri-выходное сопротивление транзистора,
Uкэ0(доп), Iк0(доп)-соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.
- входное сопротивление и входная емкость нагружающего каскада.
- верхняя граничная частота при условии что на каждый каскад приходится по 0,75 дБ искажений. Желательно ввести коррекцию.
7.2.1 Расчет эмиттерной коррекции
Схема эмиттерной коррекции представлена на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2 - Схема эмиттерной коррекции промежуточного каскада
Эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер с ростом частоты усиливаемого сигнала.
Коэффициент усиления каскада описывается выражением:
в и параметры рассчитанные по формулам 5.7, 5.8, 5.9.
При заданном значении F, значение определяется выражением:
7.2.2 Расчет схемы термостабилизации
Как было сказано в пункте 7.1.2 в данном усилителе наиболее приемлема эмиттерная термостабилизация поскольку транзистор 2Т3129А9 является маломощным, кроме того эмиттерная стабилизация проста в реализации. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 4.1.
1. Выберем напряжение эмиттера , ток делителя и напряжение питания ;
Напряжение эмиттера выбирается равным порядка . Выберем .
Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
Напряжение питания рассчитывается по формуле:
Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
В диапазоне температур от 0 до 50 градусов для рассчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлемую стабилизацию.
8. Искажения вносимые входной цепью
Принципиальная схема входной цепи каскада приведена на рис. 8.1.
Рисунок 8.1 - Принципиальная схема входной цепи каскада
При условии аппроксимации входного сопротивления каскада параллельной RC-цепью, коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот описывается выражением:
- входное сопротивление и входная емкость каскада.
Значение входной цепи рассчитывается по формуле (5.13), где вместо подставляется величина .
Верхняя граничная частота не удовлетворяет требованиям технического задания. Желательно ввести коррекцию.
9. Расчет входной корректирующей цепи
Схема входной корректирующей цепи представлена на рис. 9.1
Рисунок 9.1 - Принципиальная схема входной корректирующей цепи каскада
Работа схемы основана на увеличении сопротивления цепи с ростом частоты усиливаемого сигнала и компенсации, благодаря этому, шунтирующего действия входной емкости каскада. Коэффициент передачи входной цепи в области верхних частот можно описать выражением:
- входное сопротивление и входная емкость каскада.
Значение рассчитывается по формуле:
При заданном значении и расчете по (9.6) верхняя частота полосы пропускания входной цепи равна:
Примем допустимое уменьшение K0 за счет введения корректирующей цепи 0.65.
В принципиальной схеме усилителя предусмотрено четыре разделительных конденсатора и три конденсатора стабилизации. В техническом задании сказано что искажения плоской вершины импульса должны составлять не более 8%. Следовательно каждый разделительный конденсатор должен искажать плоскую вершину импульса не более чем на 1.1%.
Искажения плоской вершины вычисляются по формуле:
где R л, R п - сопротивление слева и справа от емкости.
Вычислим С р. Сопротивление входа первого каскада равно сопротивлению параллельно соединенных сопротивлений: входного транзисторного, Rб1 и Rб2.
Сопротивление выхода первого каскада равно параллельному соединению Rк и выходного сопротивления транзистора Ri.
где С р1 - разделительный конденсатор между Rг и первым каскадом, С 12 - между первым и вторым каскадом, С 23 - между вторым и третьим, С 3 - между оконечным каскадом и нагрузкой. Поставив все остальные емкости по 136,4•10 -9 Ф, мы обеспечим спад, меньше требуемого.
11. Расчет результирующего коэффициента усиления
где - коэффициент пропускания входной цепи(за счет введения корректирующей цепи = 0.65)
В данном курсовом проекте разработан импульсный усилитель с использованием транзисторов КТ629А, 2Т3129А9, имеет следующие технические характеристики:
- сопротивление генератора и нагрузки 100 Ом;
- длительность усиливаемых импульсов 0.2 мкс;
- скважность усиливаемых импульсов 20;
- максимальная амплитуда импульсов на выходе 7 В;
Схема усилителя представлена на рисунке 12.1.
При вычислении характеристик усилителя использовалось следующее программное обеспечение: MathCad, Work Bench.
термостабилизация транзистор эмиттерный коррекция
1. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник/ В.М. Петухов,.-М.: Радио и Связь, 2010.-228с.
2. Титов А.А . Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов радиотехнических специальностей / Томск: Том. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 45с.


Р1-12-0,125-6.8 кОм5% ОЖ0.467.093 ТУ
Р1-12-0,125-3.9 кОм5% ОЖ0.467.093 ТУ
C2-11-0,125-10 Ом10% ОЖ0.467.093 ТУ
Р1-16-0,125-510 Ом5% ОЖ0.467.093 ТУ
Расчёт оконечного каскада. Расчёт рабочей точки. Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора. Расчёт параметров схемы Джиаколетто. Расчёт однонаправленной модели транзистора. Расчёт и выбор схемы термостабилизации. Расчёт ёмкостей и дросселей. курсовая работа [973,4 K], добавлен 01.03.2002
Исследование структурной схемы импульсного усилителя. Выбор рабочей точки и транзистора. Расчет эквивалентной схемы транзистора, усилительных каскадов, разделительных и блокировочных емкостей. Характеристика особенностей эмиттерной термостабилизации. курсовая работа [553,4 K], добавлен 23.10.2013
Расчёт оконечного каскада. Расчёт рабочей точки. Выбор транзистора и расчёт эквивалентных схем замещения. Расчёт и выбор схемы термостабилизации. Расчёт усилителя. Расчёт ёмкостей и дросселей. Схема электрическая принципиальная. курсовая работа [611,9 K], добавлен 02.03.2002
Проектирование усилителя приемного блока широкополосного локатора. Расчет оконечного каскада, рабочей точки, эквивалентных схем замещения транзистора, схемы термостабилизации, входного каскада по постоянному току, полосы пропускания выходного каскада. курсовая работа [677,3 K], добавлен 01.03.2002
Усилительный каскад с применением транзистора как основа электроники. Расчет импульсного усилителя напряжения с определенным коэффициентом усиления. Выбор схемы усилителя и транзистора. Рабочая точка оконечного каскада. Расчет емкостей усилителя. курсовая работа [497,5 K], добавлен 13.11.2009
Структурная схема импульсного усилителя. Выбор типа транзистора для выходного каскада усилителя. Расчёт схемы температурной стабилизации рабочей точки предварительного каскада. Определение числа предварительных каскадов. Расчет вспомогательных цепей. курсовая работа [126,3 K], добавлен 21.04.2015
Определение сигнальных параметров транзистора и разработка принципиальной схемы однокаскадного усилителя. Расчет сопротивления резисторов и составление схемы каскада в области средних частот. Линейная схема и повышение коэффициента усиления каскада. контрольная работа [316,5 K], добавлен 29.08.2011
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



Усилитель импульсный курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа по теме Организация работы контролера-кассира
Реферат по теме Видатні філософи
Курсовая Работа На Тему Реформирование Бухгалтерской (Финансовой ) Отчетности В Соответствии С Международными Стандартами Финансовой Отчетности
Контрольная работа: Задачи и функции самоменеджмента. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат Вежливость На Каждый День
Сочинение Рассуждение Астафьева
Изложение: Ромео и Джульетта. Шекспир Уильям
Реферат На Тему Путешественники Скачать
Организация Межбанковских Расчетов Курсовая
Контрольная работа по теме Теория вероятности и математическая статистика. Задачи
Криптовалюта Реферат По Информатике
Реферат На Тему Роберт Винер - Основатель Кибернетики
Сочинение: Вклад Ломоносова в русский язык и литературу
Курсовая работа по теме Финансы организаций и отраслей экономики
Журналистика В Современном Мире Эссе
Написание Эссе Онлайн Бесплатно
Реферат На Тему Монголия В Xvi – Xix Вв.
Курсовая Работа Агентство Недвижимости Железногорск
Сочинение Егэ Зависть
Спортивные Игры Реферат По Физкультуре
Организационные и правовые основы деятельности администрации муниципального образования Красный Октябрь - Государство и право контрольная работа
Взяточничество и другие коррупционные преступления в системе ГИБДД - Государство и право диссертация
Учет собственного капитала и нематериальных активов - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа