Усилитель широкополосный

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

Курсовая работа

Усилитель широкополосный

по дисциплине «Проектирование аналоговых электронных устройств»

Студент гр. 141-2

Мукашев А.М.

Руководитель

Доцент кафедры РЗИ

Авдоченко Б.И.

РЕФЕРАТ

Объектом исследования является широкополосный усилитель.

Цель работы - приобрести навыки расчета транзисторных усилителей.

В данной курсовой работе рассматриваются условия выбора транзистора, методы расчета усилительных каскадов, корректирующих цепей, цепей термостабилизации.

В результате работы был рассчитан широкополосный усилитель, отвечающий требованиям технического задания.

Пояснительная записка к курсовому проекту выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord 2010. Проверка схемы выполнена в программеMultisim.

Введение

Основной целью данного курсового проекта является разработка широкополосного усилителя. В настоящее время такие усилители могут применяться в осциллографии, в исследованиях прохождения радиоволн в различных средах, в том числе прохождения различных длин волн в городских условиях.

В задачу входит анализ исходных данных на предмет оптимального выбора структурной схемы и элементов усилителя, составление спецификации, расчёт результирующих характеристик усилителя.

1. Расчет режима. Нахождение рабочей точки

Подсчитав все данные и собираем схему (рисунок 1.1.)

Рисунок 1.1.- Схема усилительного каскада

Рассчитанная нами рабочая точка полностью совпадает с данными, полученными программно (рисунок 1.2.), но, к сожалению при подаваемом нами входном сигнале(рисунок 1.3.) мы не можем получить необходимое нам напряжение на выходе (рисунок 1.4.)

Рисунок 1.2.- Рабочая точка

Рисунок 1.3.- Входной сигнал

Рисунок 1.3- Выходные данные

Для получения необходимого нам напряжения нужно переместить рабочую точку. Следовательно, увеличиваем подаваемое входное напряжение и получаем необходимое нам напряжение на выходе

Рисунок 2.4.-Напряжение на выходе

Так как у нас по заданию необходимо подавать 100мВ, а мы подаем 800мВ, необходимо поставить на вход каскад с входным напряжением 100мВ и выходным напряжением 800мВ. Напряжение на выходе этого каскада будет входным для уже построенного нами каскада. Входное сопротивление будет нагрузкой для входного каскада.

2. Расчет входного каскада

Исходные данные:

Амплитуда входного сигнала 100мВ;

Амплитуда выходного сигнала 800мВ.

Рассчитав все данные, собираем схему входного каскада (рисунок 2.1.)

Рисунок 2.1.- Схема входного каскада

Полученное напряжение на выходе

Рисунок 2.2-Напряжение на выходе входного каскада

Как мы видим, оно равно 800 мВ. Это напряжение необходимо подать на вход выходного каскада.

Следовательно, необходимо соединить оба каскада

Рисунок 2.3- Схема усилительного каскада

Полученное нами напряжение на выходе данного каскада

Схема 2.4. - Напряжение на выходе

На графике мы замечаем нелинейные искажения. Для их устранения вводим отрицательную обратную связь путем установки переменного резистора на эмиттер, т.е. вводим последовательную отрицательную обратную связь.

После ввода отрицательной обратной связи, мы получим напряжение на выходе

Схема 2.9. - Напряжение на выходе после ввода ООС

3. Расчет усиления

3.1 Предоконечного каскада

Для предоконечного каскада выбираем транзистор КТ3102 так как он наиболее подходит по параметрам усиления. Аналогом ему будет являться зарубежный транзистор BC547A.

Параметры транзистора

3.2 На входе

3.3 Оконечного каскада

Для оконечного каскада выбираем транзистор BCW32 так как он наиболее подходит по параметрам усиления.

Параметры транзистора:

Общий коэффициент усиления:

Этот результат вполне нам подходит так необходимы коэффициент усиления равен:

4. Нахождение верхней граничной частоты

4.1 Расчет .

4.2 Нахождение Yв

Так как , мы не сможем получить необходимую нам верхнюю граничную частоту.

5. Коррекция характеристик

С помощью переменного резистора (рисунок 5.1.) мы настраиваем частотные и временные характеристики каскада

Рисунок 5.1. - Переменный резистор

По заданию нам необходимо получит регулировку усиления 20 дБ. Подобрав переменный резистор мы получаем что при отключении резистора усиление равно 16,5 дБ(рисунок 5.2)

Рисунок 5.2- Усиление при отключенном переменном резисторе

А при полном включении примерно равно 0 дБ(рисунок 5.3). Разность этих обоих случаев составляет примерно 16 дБ, что и требовалось нам получить(с небольшой погрешностью).

Рисунок 5.3.-Усиление при полном включении переменного резистора

Настроив переменный резистор, мы получаем необходимое нам усиление (рисунок 5.4, 5.5)

Рисунок 5.4.-Временная характеристика выходного сигнала

Рисунок 5.5.-Частотная характеристика каскада

Мы получили необходимый нам коэффициент усиления (с небольшим запасом).

цепь термостабилизация транзистор каскад

6. Расчет емкостей

Чтобы получить необходимую нам нижнюю и верхнюю граничную частоту нужно рассчитать и установить в схему емкости и .

6.1. В предоконечном каскаде

6.2 В оконечном каскаде

Для оконечного каскада нет надобности рассчитывать, так как уже получились нужные нам результаты

Рисунок 6.1. - Схема усилительного каскада

Рисунок 6.2. - Нижняя граничная частота

К сожалению для верхней граничной частоты не удалось получить необходимый нам результат 150Мгц(как и предполагалось из расчетов).

Применив различные методы по увеличению верхней граничной частоты (высокочастотная индуктивная, эмиттерная коррекции), не удалось получить необходимый нам результат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был разработан широкополосный усилитель с характеристиками указанным в техническом задании. Выходной каскад обеспечивает требуемое выходное напряжение. Промежуточный каскад дает необходимое усиление и искажения в пределах допустимого.

Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:

1. Рабочая полоса частот: 0.05-150 МГц

2. Линейные искажения:

-в области нижних частот не более 3 дБ

-в области верхних частот не более 3 дБ

3. Коэффициент усиления - 10.076 дБ

4. Амплитуда выходного напряжения

5. Регулировка усиления - 16 дБ

Усилитель имеет запас по усилению 2 дБ. Это необходимо для того, чтобы в случае ухудшения усилительных свойств коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня, определённого техническим заданием.

Проверка рассчитанной схемы была выполнена в программеMultisim.

Спроектированный усилитель удовлетворяет всем требованиям, указанным в задании, что говорит о правильности проделанной работы.

Список использованных источников

1. Красько А.С. Аналоговые электронные устройства:Методические указания по курсовому проекту - Томск: ТМЦДО, 2000. - 42с.

2. Титов А.А. Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на биполярных транзисторах: Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов радиотехнических специальностей. - Томск: ТУСУР, 2002. - 47 с.

3. Титов А.А. Методы повышения выходной мощности усилителей радиопередающих устройств: Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов радиотехнических специальностей. - Томск: ТУСУР, 2003. - 57 с.

4. Бородин Б.А., Ломакин В.М., Мокряков В.В. и др.; Под ред. Голомедова А.В. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник - М.: Радио и связь, 1985. - 560с., ил.

5. Титов А.А. Транзисторные усилители мощности МВ и ДМВ - М.:СОЛОН-ПРЕСС, 2006. - 328с., ил.

Размещено на Allbest.ur