Исходными данными для расчета являются:

U_вых=4.5 В

R_H=535 Ом

Un=18B

При выборе транзистора предоконечного каскада следует учитывать следующие ограничения:

f_гр>2/_{ф i}=2/510^-8=40 МГц

I_{к max}>Е_{к ОК}/R_н=18/535=33.6 мА

U_{кэ max}>Е_{к ОК}=18 В

Р_{к max}>U_{кэ max} I_{к max}=18·0.0335=0,6 Вт (3.1)

Подходящим является транзистор КТ606Б. Параметры такого транзистора приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1

Поскольку транзистор работает в режиме большого сигнала, то расчет предоконечного каскада будем проводить графически. Принципиальная схема предоконечного каскада приведена на рис.3.1.

Рис.3.1 Принципиальная схема предоконечного каскада.

На семействе выходных характеристик транзистора КТ606А строим линию нагрузки для постоянного тока (статическую линию нагрузки).

1) U_кэ=Е_к, I_к=0

2) U_кэ=0, I_к=I_{к max}=Е_к/R_=18/1000=18 мА (3.2)

где сопротивление R_=R_к+R_э+R_ос принимаем равным 1000 Ом.

Принимаем величину сопротивления R_э' =R_э+R_ос=0,1 R_=0,11000=100 Ом, тогда:

R_к=R_-R_э' =1000-100=900 Ом (3.3)

Принимаем 910 Ом

Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

R_экв=R_кR_н/ (R_к+R_н) =910535 / (910+535) =337 Ом (3.4)

Задаём следующее положение рабочей точки О:

I_К0=8 мА, U_КЭ0=11 В, I_Б0=32 мкА, U_БЭ0=0,56 В.

Строим динамическую линию нагрузки, для этого находим максимальное значение тока коллектора:

I_{к max}' =Е_к/R_экв=18/337=53 мА (3.5)

Графически находим y - параметры транзистора в точке О', соответствующей середине амплитуды выходного тока в импульсе:

(3.6)

(3.7)

(3.8)

Коэффициент усиления каскада:

(3.9)

(3.10)

Требуемый коэффициент К=15. Для того, чтобы его добиться вводим последовательную ОСС с частотным шунтированием сопротивления в цепи эмиттера, это снизит коэффициент усиления до требуемого значения и увеличит верхнюю граничную частоту.

Найдем необходимый фактор ООС:

(3.11)

Найдем необходимое значение R_Э1:

R_Э1=10 (3.12)

Следовательно,

(3.13)

Принимаем: 91 Ом

Определяем номиналы сопротивлений Rб1 и Rб2 базового делителя. Такой расчет проводим по методике [7, стр.59].

? I_К0*= I_КЭ0 (е^?Т-1) = 510^-6 (е^{0,1 (55-20) -} 1) = 0,16 мА (3.14)

? I_К0=0,1 I_К0=0,18=0,8 мА (3.15)

Коэффициент термостабилизации:

N_S=? I_К0/? I_К0*=0,8/0,16=5 (3.16)

Далее, находим:

R_ст= R_э (N_S - 1) / [1 - N_S (1-)] =1000 (5-1) / [1-5 (1-0,82)] =400Ом (3.17)

R_б2= R_стЕ_к/ (Е_к-U_Б0 - [I_К0+ I_Б0] R_э - R_ст I_Б0) =

=400 18/ (18-0,56 - [810^-3+3210^-6] 1000-400 3210^-6) =766 Ом (3.18)

Принимаем: R_б2=820 Ом

R_б1= R_б2R_ст/ (R_б2-R_ст) =766400/ (766-400) =837 Ом (3.19)

Принимаем: R_б1=910 Ом

Рассчитаем номиналы разделительных конденсаторов С_р2 (рис.3.1) из условия равномерного распределения спада плоской части импульса [7, стр.12].

(3.20)

Применяем: 83 нФ

(3.21)

Принимаем: Сэ=36 нФ

Найдем глубину ОСС:

(3.22)

Определим входное сопротивление каскада:

(3.23)

4. Расчет предварительного каскада

Исходными данными для расчета являются:

U_{вых мак}=4.5 В

R_H=761 Ом

Un=18B

Предварительный каскада построим на транзисторе КТ606А. Параметры транзистора приведены в таблице 3.1 Принципиальная схема каскада приведена на рис.4.1.

Рис.4.1 Принципиальная схема предварительного каскада.

Принимаем величину сопротивления R_э' =R_э+R_ос=0,1 R_=0,11000=100 Ом, тогда:

R_к=R_-R_э' =1000-100=900 Ом (4.1)

Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

R_экв=R_кR_н/ (R_к+R_н) =900761/ (900+761) =412Ом (4.2)

Коэффициент усиления каскада:

(4.3)

(4.4)

Требуемый коэффициент К=15. Для того, чтобы его добиться вводим последовательную ОСС с частотным шунтированием сопротивления в цепи эмиттера, это снизит коэффициент усиления до требуемого значения и увеличит верхнюю граничную частоту. Найдем необходимый фактор ООС:

(4.5)

Найдем необходимое значение R_Э1:

(4.6)

Принимаем: 8.2 Ом

Следовательно,

Принимаем: 91 Ом

Определяем номиналы сопротивлений Rб1 и Rб2 базового делителя. Такой расчет проводим по методике [7, стр.59].

? I_К0*= I_КЭ0 (е^?Т-1) = 510^-6 (е^{0,1 (55-20) -} 1) = 0,16 мА (4.7)

? I_К0=0,1 I_К0=0,18=0.8 мА (4.8)

Коэффициент термостабилизации:

N_S=? I_К0/? I_К0*=0,8/0,16=5 (4.9)

Далее, находим:

R_ст= R_э (N_S - 1) / [1 - N_S (1-)] =1000 (5-1) / [1-5 (1-0,82)] =400Ом (4.10)

R_б2= R_стЕ_к/ (Е_к-U_Б0 - [I_К0+ I_Б0] R_э - R_ст I_Б0) =

=400 18/ (18-0,56 - [810^-3+3210^-6] 1000-400 3210^-6) =766 Ом (4.11)

Принимаем: R_б2=820 Ом

R_б1= R_б2R_ст/ (R_б2-R_ст) =820400/ (820-400) =780Ом (4.12)

Принимаем: R_б1=820 Ом

Рассчитаем номиналы разделительных конденсаторов С_р2 (рис.4.2) из условия равномерного распределения спада плоской части импульса [7, стр.12].

(4.13)

Применяем: 83 нФ

(4.14),

Применяем: 36 нФ

Найдем глубину ОСС:

(4.15)

Определим входное сопротивление каскада:

(4.16)

5. Расчет входного каскада

Исходными данными для расчета являются:

R_H=766 Ом

Un=18B

Входной каскада построим на транзисторе КТ315Б. Параметры транзистора приведены в таблице 5.1 Принципиальная схема каскада приведена на рис.5.1.

Рис.5.1 Принципиальная схема предварительного каскада.

Оконечный каскад также строим на транзисторе КТ315Б. Используем типовой режим работы транзистора. Параметры типового режима, взятые из [3, стр.223], приведены в табл.5.1:

Таблица 5.1

Принимаем величину сопротивления R_э' =R_э+R_ос=0,1 R_=0,11000=100 Ом, тогда:

R_к=R_-R_э' =1000-100=900 Ом (5.1)

Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

R_экв=R_кR_н/ (R_к+R_н) =900766/ (900+766) =414 Ом (5.2)

Коэффициент усиления каскада:

(5.3)

(5.4)

Требуемый коэффициент К=17. Для того, чтобы его добиться вводим последовательную ОСС с частотным шунтированием сопротивления в цепи эмиттера, это снизит коэффициент усиления до требуемого значения и увеличит верхнюю граничную частоту.

Найдем необходимый фактор ООС:

(5.5)

Найдем необходимое значение R_Э1:

(5.6)

Принимаем: 8.2Ом Следовательно,

Принимаем: 91Ом

Определяем номиналы сопротивлений Rб1 и Rб2 базового делителя. Такой расчет проводим по методике [7, стр.59].

? I_К0*= I_КЭ0 (е^?Т-1) = 110^-6 (е^{0,1 (55-20) -} 1) = 32 мкА (5.7)

? I_К0=0,1 I_К0=0,110=1 мА (5.8)

Коэффициент термостабилизации:

N_S=? I_К0/? I_К0*=1/0.032=31.25 (5.9)

Далее, находим:

R_ст= R_э (N_S - 1) / [1 - N_S (1-)] =100 (31.25-1) / [1-31.25 (1-0,998)] =3227 Ом (5.10), R_б2= R_стЕ_к/ (Е_к-U_Б0 - [I_К0+ I_Б0] R_э - R_ст I_Б0) =

=3227 18/ (18-0,67 - [0.01+0,00011] 100-32270,00011) =3636 Ом (5.11)

Принимаем: R_б2=3.9 кОм

R_б1= R_б2R_ст/ (R_б2-R_ст) = 36363227/ (3636-3227) =28.7 кОм (5.12)

Принимаем: R_б1=30 кОм

Рассчитаем номиналы разделительных конденсаторов С_р2 (рис.3.2) из условия равномерного распределения спада плоской части импульса [7, стр.12].

(5.13),

Принимаем: 0.036 мкФ

(5.14)

Принимаем: 10 мкФ

Найдем глубину ОСС:

(5.15)

Определим входное сопротивление каскада:

(5.16)

Рассчитаем коэффициент входной цепи. Сопротивление источника сигнала и входное сопротивление входного каскада образуют делитель напряжения. Его коэффициент передачи равен:

(5.16)

6. Расчет элементов подстройки усиления

Определим коэффициент усиления всего каскада.

Он получился меньше, чем требовался по заданию.

Для регулировки усиления можно изменять глубину ООС одного из каскадов.

Для этого нужно сделать переменным сопротивление в цепи эмиттера одного из каскадов. В первом каскаде делать это нежелательно, таким образом, введем подстройку усиления в промежуточный каскад.

Рассчитаем коэффициент усиления, который должен иметь промежуточный каскад для того чтобы обеспечить коэффициент усиления 3300:

Промежуточный каскад должен иметь сопротивление эмиттера равным:

F=y₂₁R_экв/K_u =0.25412/15.8=6.5

Принимаем: 27 Ом - подстроечное, что обеспечит некоторый запас регулировки усиления.

7. Расчет размеров печатной платы

Принцип расчета размеров печатных плат

1. И.Г. Мамонкин, Усилительные устройства. Учебное пособие для ВУЗов. Изд.2-е, М., "Связь", 1977 г.

2. В.А. Гоностарев, Проектирование типовых и специальных усилителей на транзисторах. Учебное пособие, Казань, КАИ, 1977 г.

3. К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник, М., 1985 г.

4. А. Хоровиц, П. Хилл, Искусство схемотехники. Том 2, М., "Иностранная литература", 1992 г.

5. О.П. Григорьев, Диоды. Справочник, М., "Радио и связь", 1990 г.

6. А.Л. Булычев, В.И. Галкин, Аналоговые интегральные схемы. Справочник, Минск, "Беларусь", 1985 г.

7. В.В. Афанасьев, М.П. Данилаев, И.И. Нуреев, А.И. Усанов, Методическое пособие "Схемотехника аналоговых электронных устройств", Методические указания по курсовому проектированию, Казань, 2006 г.

8. Войшвилло Г.В., Караванов В.И. Проектирование усилительных устройств на транзисторах. М.: Связь, 1972. - 184 с.

9. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства, М.: Связь 1975. - 384 с.

10 О.П. Лавренов. Конструкторские расчеты при проектировании современных РЭС: Учебное пособие для курсового проектирования. Казань: Изд-во Казанск. гос. техн. ун-та, 2004.83с.

11. Ряды номиналов резисторов и конденсаторов согласно ГОСТ2825-67 и Публикации 63 IEC

Размещено на Allbest.ru