Ðàçìåùåíî íà http://www.allbest.ru/

Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå áþäæåòíîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèå âûñøåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ

«Êàçàíñêèé íàöèîíàëüíûé èññëåäîâàòåëüñêèé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò èì. À.Í. Òóïîëåâà-ÊÀÈ»

Èíñòèòóò ðàäèîýëåêòðîíèêè

Êàôåäðà ðàäèîýëåêòðîííûõ è êâàíòîâûõ óñòðîéñòâ

Êóðñîâîé ïðîåêò

ïî äèñöèïëèíå «Ñõåìîòåõíèêà òåëåêîììóíèêàöèîííûõ óñòðîéñòâ»

íà òåìó: Èìïóëüñíûé óñèëèòåëü ñèñòåìû ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè

Øèôð çàäàíèÿ 1430402

Ðàáîòó âûïîëíèë:

ñòóäåíò ãð.5307 Àõìåòâàëååâ Ð.Ì.

Ïðåïîäàâàòåëü: Óñàíîâ À.È.

Êàçàíü, 2014



Ñîäåðæàíèå

• 1. Àíàëèç çàäàíèÿ. Ðàñ÷åò ñòðóêòóðíîé ñõåìû
• 2. Ðàñ÷åò îêîíå÷íîãî êàñêàäà
• Âûâîäû
• Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû


Àííîòàöèÿ

 äàííîé êóðñîâîé ðàáîòå ðàññ÷èòàí èìïóëüñíûé óñèëèòåëü â òðàíçèñòîðíîì âàðèàíòå è íà îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëÿõ. Äëÿ âûõîäíîãî êàñêàäà áûë âûáðàí òðàíçèñòîð Ê605.  êà÷åñòâå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ âûáðàíà ìèêðîñõåìà ÊÐ140ÓÄ26À.

Óñèëèòåëü óäîâëåòâîðÿåò âñåì ïàðàìåòðàì òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ.



Abstract

In the course of this work is designed to pulse amplifier transistor version and operational amplifiers. For the output stage has been selected transistor K605. As an operational amplifier chip KR140UD26A selected.

Amplifier meets all parameters of technical specifications.



1. Àíàëèç çàäàíèÿ. Ðàñ÷åò ñòðóêòóðíîé ñõåìû

Òàáëèöà1.1 Èñõîäíûå äàííûå

Ïàðàìåòð	Çíà÷åíèå
Òèï óñèëèòåëÿ	Àïåðèîäè÷åñêèé èìïóëüñíûé
Ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà ñèãíàëà, Îì	68
Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèÿ	740
Ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè, Îì	545
Òåìïåðàòóðà Tmax, 0Ñ	47
Ìàêñèìàëüíûé ðàçìàõ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, Â	2,2
Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà, ìêñ	6,2
Äëèòåëüíîñòü ôðîíòà, ìêñ	2,8
Ñïàä ïëîñêîé ÷àñòè âåðøèíû èìïóëüñà, %	4,5

Ðàñ÷åò âûõîäíûõ õàðàêòåðèñòèê óñèëèòåëÿ:

U_âûõ=2,2 Â (1.1)

(1.2)

(1.3)

Òàê êàê Rc=68 Îì< 10 êÎì, ñëåäîâàòåëüíî, âõîäíîé êàñêàä â ñòðóêòóðíîé ñõåìå íå íóæåí.

Òàê êàê Rí=545 Îì > 300 Îì, ñëåäîâàòåëüíî, âûõîäíîé êàñêàä â ñòðóêòóðíîé ñõåìå íå íóæåí.

Ðàññ÷èòàåì êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, òðåáóåìûé îò êàñêàäîâ ïðåäâàðèòåëüíîãî óñèëåíèÿ (ÊÏÓ), ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:

1572,5 (1.4)

ãäå Ê_âõ.U - êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è âõîäíîãî êàñêàäà ÓÌ, Ê_âõ.U˜0,7÷0,9.

Äëÿ òîãî, ÷òîáû óçíàòü êàêîé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ äîëæåí áûòü ó êàæäîãî êàñêàäà, íà ýòàïå ïðåäâàðèòåëüíîãî ðàñ÷åòà ïîëîæèì èõ ðàâíûìè äðóã äðóãó. Èñõîäÿ èç ýòîãî, ïîëó÷èì ñëåäóþùóþ ôîðìóëó:

(1.5)

ãäå - êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ îäíîãî êàñêàäà ïî ÎÝ;

N - ÷èñëî êàñêàäîâ.

Íàéäåì êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ ïðåäâàðèòåëüíîãî óñèëåíèÿ:

Ïðèìåì N=4 - ýòî êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ.

(1.6)

Ïðèìåì .

Ðàñïðåäåëÿåì äëèòåëüíîñòü ôðîíòà èìïóëüñà ìåæäó êàñêàäàìè (N=4):

(1.7)

=Ä/4=4.5/4=1.12% (1.8)

Ðèñóíîê 2. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ÓÌ



2. Ðàñ÷åò îêîíå÷íîãî êàñêàäà

Âûáåðåì òðàíçèñòîð, íà êîòîðîì áóäåò ïîñòðîåí îêîíå÷íûé êàñêàä. Ïðè âûáîðå òðàíçèñòîðà, ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ñëåäóþùèå îãðàíè÷åíèÿ:

f_ãð>2/_{ô i}=2/1,410^-6=1,43 ÌÃö (2.1)

I_{ê max}>Å_{ê ÎÊ}/R_í=15/545=27, 5 ìÀ (2.2)

U_{êý max}>Å_{ê ÎÊ}=15 Â (2.3)

Ð_{ê max}>U_{êý max} I_{ê max}=15·0,0275=0,413Âò (2.4)

Ñîãëàñíî ïåðå÷èñëåííûì âûøå îãðàíè÷åíèÿì, ïîäõîäÿùèì ÿâëÿåòñÿ òðàíçèñòîð ÊÒ602À [3, ñòð. 323]. Ïàðàìåòðû òàêîãî òðàíçèñòîðà ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2.1.

Òàáëèöà 2.1. Ïàðàìåòðû òðàíçèñòîðà ÊÒ602À

Ïàðàìåòð	Çíà÷åíèå	Åäèíèöû èçìåðåíèÿ
Iê max	75	ìÀ
Uêý max	70	Â
Ðê max	2,8	Âò
fãð	150	ÌÃö
ê	300	ïÑ
Ñêý	10	ïÔ
IÊÝ0	10	ìêÀ

Çàäàäèì ïîëîæåíèå ðàáî÷åé òî÷êè Î (ðèñ.3), èñõîäÿ èç ïðåäïîëîæåíèÿ, ÷òî èìïóëüñû ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðíîñòè. Òàêæå âûáèðåì ëèíåéíûé ó÷àñòîê ÂÀÕ, ÷òîáû íå äîïóñêàòü èñêàæåíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà. Èç ýòèõ ñîîáðàæåíèé âûáèðàåì ðàáî÷óþ òî÷êó:

I_Ê0=6 ìÀ, U_ÊÝ0=12 Â, I_Á0=0,13 ìÀ, U_ÁÝ0=0,79 Â. (2.5)



Ðèñóíîê 3. ÂÀÕ òðàíçèñòîðà ÊÒ602À

Íàéä¸ì èç ðàáî÷åé òî÷êè è ïðèðàùåíèé òîêîâ è íàïðÿæåíèé â íåé, ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû òðàíçèñòîðà:

=(0,2-0,13)ìÀ/0,03 = 2 ìÑì (2.6)

=(0,01-0,006)À/0,03Â=0,13 À/Â (2.7)

=0.004À/2,2 Â=1,8 ìÑì (2.8)

1) Çàäàäèì âåëè÷èíó ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèè ýìèòòåðà U_RÝ:

(2.9)

2) Íàéäåì ñîïðîòèâëåíèå ýìèòòåðà:

(2.10)

(2.11)

Ïðèâåäåì ðàññ÷èòàííîå ñîïðîòèâëåíèå ê ñòàíäàðòíîìó ðÿäó Å24:

R_Ý = 150 Îì.

3) Îïðåäåëèì íàïðÿæåíèå íà áàçå:

(2.11)

4) Âûáèðàåì òîê áàçîâîãî äåëèòåëÿ:

(2.12)

5) Íàéäåì ñîïðîòèâëåíèå äåëèòåëÿ R₂:

(2.13)

Ïðèâåäåì ðàññ÷èòàííîå ñîïðîòèâëåíèå äåëèòåëÿ ê ñòàíäàðòíîìó ðÿäó Å24: R₂=3 êÎì.

6) Íàõîäèì ñîïðîòèâëåíèå äåëèòåëÿ R₁:

(2.14)

Ïðèâåäåì ðàññ÷èòàííîå ñîïðîòèâëåíèå äåëèòåëÿ ê ñòàíäàðòíîìó ðÿäó Å24: R₁=20 êÎì.

7) Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà Ñ_Ý âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ:

(2.15)



Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî:

(2.16)

ãäå:

(2.17)

(2.18)

8) Ðàññ÷èòàåì ñîïðîòèâëåíèå êîëëåêòîðà:

(2.19)

9) = 0.13 íÔ (2.20)

Ïðèâåäåì ðàññ÷èòàííîå ñîïðîòèâëåíèå êîëëåêòîðà ê ñòàíäàðòíîìó ðÿäó E24: R_K = 430 Îì.

Ðèñóíîê 4. Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ âûõîäíîãî êàñêàäà óñèëèòåëÿ

3. Ðàñ÷åò âàðèàíòà íà ÎÓ

èìïóëüñíûé óñèëèòåëü òðàíçèñòîð ìèêðîñõåìà

Äëÿ ïîñòðîåíèÿ «èíòåãðàëüíîãî» âàðèàíòà óñèëèòåëÿ áóäåì èñïîëüçîâàòü ñîâðåìåííûå îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè (ÎÓ) íà áàçå èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì.

Èñõîäÿ èç òîãî, ÷òî îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè èìåþò áîëüøîé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, ñ ó÷åòîì ýòîãî ïðèìåì, ÷òî êàæäûé êàñêàä èìååò K_i=60. Òîãäà:

n=log_Ki K_kny=log₆₀1772,5 (3.1)

ãäå - ýòî óñèëåíèå, òðåáóåìîå îò êàñêàäîâ ïðåäâàðèòåëüíîãî óñèëåíèÿ (1.4).

Ïðèìåì n = 2 - ýòî êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ.

(3.2)

Ïðèìåì .

Ðèñóíîê 5. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà óñèëèòåëÿ íà ÎÓ

Ïåðåâåä¸ì êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ â äåöèáåëàõ â êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ:

K_u=20log K_i=20log40=32äÁ (3.3)



Ïðè íàëè÷èè äâóõ êàñêàäîâ óñèëåíèÿ äëèòåëüíîñòü ôðîíòà óñèëèâàåìîãî èìïóëüñà äîëæíà áûòü íå áîëåå:

_ôi=_ô/n=2,8/2=1.4ìêñ (3.4)

Ãðàíè÷íàÿ ÷àñòîòà óñèëåíèÿ êàñêàäà äîëæíà áûòü íå ìåíåå:

f_ãð=2.2/1.410^-6 =1,6 Ìãö (3.5)

Âûáåðåì ñëåäóþùóþ ìèêðîñõåìó ÎÓ - ÊÐ140ÓÄ282 ìàëîøóìÿùèé ïðåöèçèîííûé ÎÓ [7], êîòîðûé èìååò ñëåäóþùèå õàðàêòåðèñòèêè:

- ÷àñòîòà åäèíè÷íîãî óñèëåíèÿ - 4 ÌÃö;

- íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ - 0,08 ìÂ;

- êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ - 100 äÁ.

Ðàññ÷èòàåì íîìèíàëû ñîïðîòèâëåíèé âõîäíîãî êàñêàäà. Äëÿ ýòîãî çàäàäèìñÿ âåëè÷èíîé ñîïðîòèâëåíèÿ R₁, îïðåäåëÿþùåãî âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå êàñêàäà, ðàâíûì:

R₁>> R_ñ, ïðèìåì R₁=10 êÎì, òîãäà:

R_îñ=R₁K_u=1000040=400 êÎì (3.6)

Ñîïðîòèâëåíèè R_äîï, ñëóæàùåå äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ âõîäíûõ òîêîâ ÎÓ, ðàâíî:

R_äîï=R_îñR₁/(R_îñ+R₁)=40010/(400+10)=9,76 êÎì (3.7)

Ïðèíèìàåì: 10 êÎì.



Ðèñóíîê 6. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà âõîäíîãî êàñêàäà íà ÎÓ

Ïðîâîäèì àíàëîãè÷íûé ðàñ÷åò äëÿ âûõîäíîãî êàñêàäà. Çàäàäèìñÿ âåëè÷èíîé ñîïðîòèâëåíèÿ R₁ ðàâíîé:

R₁>R_{í min ÎÓ}=2 êÎì, ïðèìåì R₁=100 êÎì, òîãäà:

R_îñ=R₁K_u=10040=4000 êÎì (3.8)

Ñîïðîòèâëåíèå R_äîï:

R_äîï=R_îñR₁/(R_îñ+R₁)= 1004000/(100+4000)=97,6 êÎì (3.9)

Ïðèíèìàåì 100 êÎì.

Ðèñóíîê 7. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà âûõîäíîãî êàñêàäà íà ÎÓ

Ðàñïðåäåëèì ÷àñòîòíûå èñêàæåíèÿ ïî êàñêàäàì.

_ôi=_ô/2=2,810^-6/2=1,98 ìêñ (3.10)

Îïðåäåëèì òðåáóåìóþ ãðàíè÷íóþ ÷àñòîòó èíòåãðàëüíîãî ÓÂ×:

f_{ãð òðåá}=2,2/_ôi=2,2/1,9810^-6=1,11 ÌÃö (3.11)

_i=/3=0,045/3=0,015 % (3.12)

C_p1=C_p2=_è/_iR_âõ=6,210^-6/0,01510·10³ =41 íÔ (3.13)

C_p3è/_iR_{ýêâ Í} =6,210^-6/0,015545=0,76 ìêÔ (3.14)

Ïðèíèìàåì 1 ìêÔ.



Âûâîäû

 êóðñîâîì ïðîåêòå, ñîãëàñíî âàðèàíòó áûë ðàçðàáîòàí èìïóëüñíûé óñèëèòåëü ñèñòåìû ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè, åãî ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà íà áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ, ïðîèçâåäåí ïðåäâàðèòåëüíûé ðàñ÷åò âñåé ñõåìû è ðàññ÷èòàíî íåîáõîäèìîå ÷èñëî êàñêàäîâ ïðåäâàðèòåëüíîãî óñèëåíèÿ N=4.  êà÷åñòâå àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ äëÿ îêîíå÷íîãî êàñêàäà óñèëèòåëÿ áûë âûáðàí òðàíçèñòîð ÊÒ602À. Ïðè ðàñ÷åòå âàðèàíòà íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå, áûëî îïðåäåëåíî êîëè÷åñòâî êàñêàäîâ N=2, à â êà÷åñòâå ìèêðîñõåìû ÎÓ áûë âûáðàí ìàëîøóìÿùèé ïðåöèçèîííûé ÎÓ ÊÐ140ÓÄ282.



Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû

1. Àôàíàñüåâ Â.Â. è äð. Ñõåìîòåõíèêà àíàëîãîâûõ ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ: ìåòîäè÷åñêîå ïîñîáèå/ Àôàíàñüåâ Â.Â., Äàíèëàåâ Ì.Ï., Íóðååâ È.È, Óñàíîâ À.È. Êàçàíü: Èçä-âî Êàçàí. ãîñ. òåõí. óí-òà, 2007. 48ñ.

2. Òðàíçèñòîðû äëÿ àïïàðàòóðû øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ: Ñïðàâî÷íèê/ Áðåæíåâà Ê.Ì., Ãàíòìàí Å.È., Äàâûäîâà Ò.È. è äð. Ïîä ðåä. Ïåðåëüìàíà Á.Ë. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1981. 656ñ.

3. http://chip-info.narod.ru/datasheets/microchips/chipsru01.html

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru

...