Расчет полосового усилителя с использованием простого LC-фильтра, задающего рабочую полосу частот
Малое число элементов обвески активного прибора и высокий коэффициент усиления как достоинства выбранной схемы усилителя. Описание работы схемы, и ее использование в дешевых китайских радиоприемниках. Расчет блокировочных и разделительных емкостей.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.12.2014 |
| Размер файла | 210,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет полосового усилителя с использованием простого LC-фильтра, задающего рабочую полосу частот
Введение
В настоящее время широко используется для радиосвязи частотный диапазон. Для построения приемопередающих устройств систем связи необходимы полосовые усилители, так как сигналы при распространении в среде затухают. Наиболее используемые избирательные усилители должны быть недорогими и в то же время обеспечивать все предъявляемые к ним требования по параметрам: полосе пропускания, устойчивости, коэффициенту передачи в полосе, собственным шумам, чувствительности, потребляемой мощности, выходной мощности и т.д.
В данной работе проведен расчет полосового усилителя с использованием простого LC-фильтра, задающего рабочую полосу частот. Достоинствами выбранной схемы являются простота, малое число элементов обвески активного прибора, высокий коэффициент усиления. Недостатком является наличие моточного элемента - индуктивности контура. Рассмотренная схема в основном используется среди радиолюбителей, в дешевых китайских радиоприемниках прямого усиления, не используется в профессиональной аппаратуре.
Исходные данные
- средняя частота,
- рабочая полоса частот,
- требуемый коэффициент усиления,
- сопротивление нагрузки,
- внутреннее сопротивление источника сигнала,
- динамический размах выходного напряжения.
Схема избирательного усилителя.
Описание работы схемы.
Сигнал от генератора с внутренним сопротивлением RГ поступает во входную цепь усилителя, которая состоит из разделительного конденсатора СР1 (он не дает путь постоянной составляющей тока).
Резистивный делитель R1, R2 определяет рабочую точку на входных характеристиках транзистора T1. Конденсатор Сэ “садит” эмиттер на “землю” по переменному току, а резистор Rэ “отрывает ” эмиттер от “земли” по постоянному току - с его помощью также выбирается рабочая точка на выходных характеристиках транзистора.
Фильтрующая цепь Ck,Lk - параллельный колебательный контур - выделяет из смеси гармоник полезный сигнал и пропускает его в нагрузку. Гармоники появляются из-за того, что транзистор - нелинейное устройство. При работе на линейном участке ВАХ уровень гармоник мал, но на высоких частотах их все равно нужно учитывать. Контур пропускает в нагрузку только колебания нужной частоты 50 МГц, остальные частоты подавляются.
Конденсатор Ср2 не дает идти постоянной составляющей тока в нагрузку, которой является сопротивление Rн, а для переменной составляющей его сопротивление пренебрежимо мало и он легко ее пропускает. усилитель радиоприемник блокировочный
Расчет схемы.
Выходная мощность - мощность на нагрузке:
Средняя частота:
=50(МГц)
Выбираем транзистор исходя из выходной мощности, взятой с запасом 10%:
Эту мощность транзистор должен развивать на средней частоте рабочей полосы. Так как Р мала и требуемый коэффициент усиления К=50, то можем сделать усилитель на одном транзисторе.
Выбираем транзистор KT3102. Его параметры:
Начинаем расчет с расчета режима по постоянному току.
На выходных характеристиках транзистора выбираем рабочую точку:
На линейном участке
Находим постоянный ток через базу:
(мА)
По входным характеристикам транзистора находим напряжение база - эмиттер:
Амплитуда выходного напряжения , а минимальное напряжение , чтобы транзистор не выходил из области активного режима в область насыщения. Следовательно оставляем на резистор В, то есть
. Тогда:
=5/35=142,9(Ом)
Следовательно источник питания
Зная резистор , рассчитываем базовый делитель :
где - ток делителя.
Чтобы уровень входного сигнала не влиял на рабочую точку, обычно выбирают
Тогда :
Находим
Найдем параметры контура:
Резонансная частота: ;(*)
Добротность (нешунтированного нагрузкой и выходным сопротивлением транзистора) контура на частоте 50 МГц обычно равна 200, шунтированного контура - приближенно раза в 2,5 - 3 меньше [3].
Определяем требуемую добротность шунтированного контура:
Выходное сопротивление транзистора со стороны коллектора:
,
Следовательно, при расчете можно не учитывать, а учитывать только .
Для параллельного контура при шунтировании резистором :
так как
;
где - добротность ненагруженного контура.
, где r - активное сопротивление катушки Lk.
(**)
Учитывая (*), получаем систему уравнений. Из [3] находим приближенное значение r для частоты 50 МГц:
Тогда:
Решая эту систему уравнений с помощью программы Mathcad, получаем: система имеет 2 решения.
А) В)
Выбираем решение В), так как в случае А) , в случае В)
Следовательно во втором случае больше , а чем больше, тем ближе контур к идеальному. Находим значение эквивалентного сопротивления контура на резонансной частоте:
Проверка:
что соответствует требуемому значению.
Найдем коэффициент усиления каскада:
где - сопротивление, которым заменяется контур при расчете. - внутреннее сопротивление источника сигнала.
- коэффициент включения контура к транзистору.
- коэффициент включения контура к нагрузке.
Для нашей схемы :
Тогда:
Слагаемым пренебрегли, так как оно очень мало.
- внутреннее сопротивление генератора.
Коэффициент усиления:
- входное сопротивление транзистора,
Расчет блокировочных и разделительных емкостей.
Задаем коэффициент частотных искажений (КЧИ) на нижней частоте 45 (МГц):
Распределим КЧИ между двумя разделительными и одним блокировочным конденсаторами: у блокировочного конденсатора цепи заряда/разряда более низкоомны, следовательно, выделим на них долю искажений побольше:
проверка: 1,15*1,11*1,11=1,411;
Для определения номинала блокировочного конденсатора сначала найдем выходное сопротивление транзистора со стороны эмиттера:
Проверим правильность выбора активного элемента по обеспечению
Множитель обусловлен проявлением эффекта Миллера.
Коэффициент ОС:
Следовательно допустимая верхняя частота:
Следовательно транзистор выбран правильно. На практике выбираем ближайшее значение из ГОСТированного ряда для реализации рассчитанного устройства.
Конденсаторы:
- реализуем эту емкость в виде параллельно соединенных конденсаторов.
Резисторы:
Для реализации нужной катушки индуктивности необходим конструктивный расчет, так как стандартными выпускаются только дроссели.
Транзистор: КТ3102.
Список литературы
Транзисторы. Мощные полупроводниковые приборы. Справочник. Под редакцией А.В. Голомедова; М, `Радио и связь', 1985.
Конспект лекций.
В.А. Буга, С.В. Фалько. Радиоприемные устройства. М, `Радио и связь', 1991.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Параметры избирательного усилителя. Выбор функциональной схемы устройства. Расчет основных узлов. Схема неинвертирующего усилителя. Оптимальный коэффициент усиления полосового фильтра. Номиналы конденсаторов и резисторов. Частотные характеристики фильтра.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.07.2013Разработка структурной и принципиальной схемы. Анализ и расчет фильтра низких частот, режекторного фильтра и предварительного усилителя (неинвертирующего). Расчет усилителя мощности и блока питания (трансформатора и стабилизатора). Интерфейсная часть.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.12.2012Структурная и принципиальная схемы усилителя для фоторезистора. Проектирование входного устройства. Расчет масштабирующего усилителя, блока регулировки, усилителя мощности. Разработка фильтра нижних частот, режекторного фильтра, источника питания.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 10.12.2015Коэффициент усиления усилителя и диапазон частот входного сигнала. Нелинейные искажения для транзисторных каскадов. Выбор оконечных транзисторов, расчет Sт. Расчет элементов предусилителя. Проектирование блока питания. Выбор выпрямителя и схемы фильтра.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 17.11.2013Характеристика активных фильтров, требования, предъявляемые к ним. Разработка принципиальной схемы полосового фильтра. Анализ технического задания и синтез схемы устройства. Реализация фильтра Баттерворта. Выбор элементов схемы и операционного усилителя.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.12.2015Усилительный 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 13.11.2009Исследование 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 23.10.2013Описание блок–схемы транзисторного двухкаскадного усилителя мощности низких частот. Вычисление мощности, потребляемой цепью коллектора транзистора от источника питания. Расчёт выходного и предварительного каскадов усилителя, фильтра нижних частот.
контрольная работа [323,8 K], добавлен 18.06.2015Выбор и расчет блока питания всей схемы. Назначение усилительного устройства и его структура. Выбор и расчет параметров усилителя напряжения, параметров активного фильтра и усилителя мощности. Входное сопротивление усилителя. Параметры активного фильтра.
контрольная работа [125,9 K], добавлен 05.08.2011Эквивалентная схема цепи по переменному току. Комплексный коэффициент передачи по напряжению. Тип операционного усилителя, подходящего для реализации характеристик схемы. Расчет номиналов элементов, позволяющих реализовать заданные параметры фильтра.
контрольная работа [122,6 K], добавлен 17.10.2010Обоснование выбора структурной и принципиальной схемы усилителя. Ориентировочный расчет числа каскадов усиления. Расчет оконечного каскада, элементов схемы по постоянному току, глубины общей отрицательной обратной связи, коэффициента усиления усилителя.
курсовая работа [986,3 K], добавлен 02.01.2011Разработка структурной схемы усилителя низкой частоты. Расчет структурной схемы прибора для усиления электрических колебаний. Исследование входного и выходного каскада. Определение коэффициентов усиления по напряжению оконечного каскада на транзисторах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.07.2021Блок усиления мощности нелинейного локатора (БУМ). Структурная схема усилителя. Распределение линейных искажений в области ВЧ. Расчет выходного, промежуточного и входного каскада, выходной корректирующей цепи, разделительных и блокировочных емкостей.
курсовая работа [593,6 K], добавлен 01.03.2002Проектирование 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 29.06.2015Разработка 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.
курсовая работа [220,7 K], добавлен 22.03.2014Состав и анализ принципа работы схемы усилителя низких частот, ее основные элементы и внутренние взаимодействия. Расчет параметров транзисторов. Определение коэффициента усиления в программе Electronic Work Bench 5.12, входного и выходного сопротивлений.
курсовая работа [748,3 K], добавлен 20.06.2012Изучение предназначения усилителя звуковых частот, усилителя низких частот или усилителя мощности звуковой частоты - прибора для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот (обычно от 6 до 20000 Гц).
реферат [4,6 M], добавлен 27.10.2010Разработка схемы электрической принципиальной. Выбор номиналов резисторов, конденсаторов и усилителя. Расчет полосового фильтра. Статистический анализ схемы фильтра (анализ Монте-Карло), обоснование допусков на номиналы. Конструирование платы фильтра.
курсовая работа [741,2 K], добавлен 14.01.2016Расчет элементов схемы транзисторного усилителя. Характеристики источника питания. Выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей). Оценка нелинейности схемы. Расчет печатной платы (толщина, размеры отверстий, контактных площадок, ширина проводников).
контрольная работа [321,9 K], добавлен 07.12.2014Расчет широкополосного усилителя мощности. Определение числа каскадов. Расчет резистивного и дроссельного каскадов. Расчет схемы Джиаколетто выходного транзистора и его однонаправленной модели. Расчет разделительных емкостей и коллекторных дросселей.
курсовая работа [800,8 K], добавлен 23.10.2013
