Учебная работа. Проектирование широкополосного усилителя

совсем выигрыш в площади усиления при эмиттерной корректировки:

Рассчитывается нужная верхняя граничная частота всякого каскада:

где fв — верхняя граничная частота усилителя.

Для нужной площади усиления каскада:

Таковая площадь быть может обеспечена при помощи усилительной секции общий эмиттер — общая база, к примеру на интегральной микросхеме типа К265УВ6.

Беря во внимание маленькое выходное напряжение при высокоомной перегрузке, тот же тип интегральной схемы применяется и в выходном каскаде. Для входного истокового повторителя избираем частотный полевой транзистор КП305Ж. Данный транзистор имеет довольно высшую крутизну, что обеспечивает маленькое входное сопротивление повторителя и, как следствие, отличные частотные характеристики последующего за ним каскада.

Таковым образом, для рассчитываемого усилителя принимается четырёхкаскадная схема. содержащая входной истоковый повторитель, выполненный на дискретном элементе, и три активных каскада, выполненных по схеме общий эмиттер — общая база на интегральных микросхемах К256УВ6.

Структурная схема усилителя изображена на рисунке 3.3.

Набросок 1.3 Структурная схема усилителя

2. Расчет выходного каскада

Схема рассчитываемого каскада приведена на рисунке 4.1, схема электронная принципная ИС К265УВ6 на рисунке 4.2.

Набросок 2.1 Усилительная секция общий эмиттер — общая база

Задаваясь за ранее величинами емкости монтажа Cм=7,5 пФ и выходной емкостью транзистора Cб’к=3,5 пФ, очень допустимое сопротивление перегрузки:

Ориентируясь на интегральную микросхему К265УВ6 с током покоя Ik=4.4 мА, мало допустимое сопротивление перегрузки:

Потому что условие Rнmax>Rнmin производится и типовое коллекторное сопротивление Rк=670 Ом не лежит в обозначенных границах, добавляем наружное сопротивление. Уточненное

Для расчета мало допустимого коллекторного напряжения за ранее задается Ik=0.1Ik, Uост=1,5 В, Uэ2=0.6 В (напряжение на эмиттере транзистора включенного с общей базой). Напряжение питания:

Потому что приобретенное

Для микросхемы применен типовой режим, потому значения характеристик эквивалентной схемы транзистора возьмём так же из приложения (см. методичку «Аналоговые устройства»).

, , , , , , , с.

Сопротивление генератора определяется:

где Rкпр — сопротивление коллектора предшествующего каскада (ИС типа К265УВ6); R1 и R3 — сопротивления базисного делителя МС.

Уточнив емкость перегрузки:

оценивается достижимая площадь усиления:

Так как достижимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.

Входное сопротивление транзистора с учетом оборотной связи:

усилитель сигнал каскад транзистор

величина сопротивления эмиттерной оборотной связи

Выбрав большее из относительных приращений коэффициентов передачи по току:

оценивается непостоянность усиления каскада:

Приобретенная непостоянность удовлетворяет условию.

Для расчета емкости корректировки оцениваются неизменные времени каскада:

и корректируемого звена:

Лучший коэффициент корректировки:

при ранее избранном Кк/Кopt = 0.9 выражение для корректирующей емкости:

При расчёте переходных (их две- на входе и на выходе) и блокировочной ёмкостей зададим и . Эквивалентная неизменная каскада на нижних частотах:

как следует, неизменные времени каждой из ёмкостей:

Эквивалентные сопротивления для низких частот:

Величины всякого из конденсаторов рассчитываются по формулам:

Амплитудно-частотная черта каскада в области верхних частот определяется из выражения:

где К —

Расчет амплитудно-частотной свойства на низких частотах ведется по формуле:

АЧХ выходного каскада на нижних частотах изображен на рисунке 4.3, на верхних — на рисунке 4.4.

Набросок 2.3 АЧХ выходного каскада на верхних частотах
Набросок 2.4 АЧХ выходного каскада на нижних частотах
Величина наружного резистора в цепи оборотной связи определяется по формуле:

Схема выходного каскада электронная принципная изображена на рисунке 2.5.
Набросок 2.5 Схема выходного каскада электронная принципная
3. Расчет промежного каскада
Сопротивление перегрузки каскада для расчета площади усиления:
где Rвхтрсл=7730 Ом входное сопротивление транзистора выходного каскада.

Сопротивление генератора:

где Rкпр — сопротивление коллектора предшествующего каскада (ИС типа К265УВ6);

оценивается достижимая площадь усиления:

Так как достижимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.

Входное сопротивление транзистора с учетом оборотной связи:

величина сопротивления эмиттерной оборотной связи

оценивается непостоянность усиления каскада:

Приобретенная непостоянность удовлетворяет условию.

Для расчета емкости корректировки оцениваются неизменные времени каскада:

и корректируемого звена:

Лучший коэффициент корректировки:

при ранее избранном Кк/Кopt = 0.9 выражение для корректирующей емкости:

При расчёте переходных (их две- на входе и на выходе) и блокировочной ёмкостей зададим и . Эквивалентная неизменная каскада на нижних частотах:

как следует, неизменные времени каждой из ёмкостей:

Эквивалентные сопротивления для низких частот:

Эквивалентные сопротивления для низких частот:

Величины всякого из конденсаторов рассчитываются по формулам:

Амплитудно-частотная черта каскада в области верхних частот определяется из выражения:

где К —

Расчет амплитудно-частотной свойства на низких частотах ведется по формуле:

АЧХ промежного каскада на нижних частотах изображен на рисунке 3.1, на верхних — на рисунке 3.2.

Набросок 3.1 АЧХ промежного каскада на нижних частотах

Набросок 3.2 АЧХ промежного каскада на верхних частотах
Величина наружного резистора в цепи оборотной связи рассчитывается по формуле:

Схема промежного каскада электронная принципная изображена на рисунке 3.3.

Набросок 3.3 Схема промежного каскада электронная принципная

4. Расчет входного каскада

Схема рассчитываемого каскада приведена на рисунке 4.1, схема электронная принципная ИС К265УВ6 на рисунке 4.2.

значения токов, напряжений, также характеристики транзисторов рассчитаны в пт 2.

Сопротивление перегрузки каскада для расчета коэффициента усиления:

где Rбсл=2021 Ом сопротивление базисного делителя промежного каскада.

Сопротивление перегрузки каскада для расчета площади усиления:

где Rвхтрсл=3029 Ом входное сопротивление транзистора выходного каскада.

Сопротивление генератора:

где Rвыхип — выходное сопротивление повторителя;

Уточнив емкость перегрузки:

оценивается достижимая площадь усиления:

Так как достижимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.

Входное сопротивление транзистора с учетом оборотной связи:

величина сопротивления эмиттерной оборотной связи

Выбрав большее из относительных приращений коэффициентов передачи по току:

оценивается непостоянность усиления каскада:

Приобретенная непостоянность удовлетворяет условию.

Для расчета емкости корректировки оцениваются неизменные времени каскада:

и корректируемого звена:

Лучший коэффициент корректировки:

при ранее избранном Кк/Кopt = 0.9 выражение для корректирующей емкости:

Для разделительной и блокировочной емкостей вх=2, бл=0.5.

Эквивалентная неизменная времени каскада на низких частотах:

Неизменные времени каждой из емкостей:

Эквивалентные сопротивления для низких частот:

Величины всякого из конденсаторов:

Амплитудно-частотная черта каскада в области верхних частот определяется из выражения:

где К —

Расчет амплитудно-частотной свойства на низких частотах ведется по формуле:

АЧХ промежного каскада(2) на нижних частотах изображен на рисунке 4.1, на верхних — на рисунке 4.2.

Набросок 4.1 АЧХ входного каскада на нижних частотах.

Набросок 4.2 АЧХ входного каскада на верхних частотах.
Величина наружного резистора в цепи оборотной связи рассчитывается по формуле:

Схема промежного каскада(2) электронная принципная изображена на рисунке 4.3.

Набросок 4.3 Схема входного каскада электронная принципная.

5. Расчет истокового повторителя

Для расчета истокового повторителя воспользуемся литературой [2] ч.2.

Схема электронная принципная истокового повторителя изображена на рис. 5.1.

Рис.5.1 Схема электронная принципная истокового повторителя.

Некие справочные данные канального транзистора КП305Ж:

характеристики транзистора КП305Ж:

Сопротивление перегрузки истокового повторителя:

Коэффициент усиления:

Выходное сопротивление повторителя:

Входная емкость:

Неизменная времени на верхних частотах:

Расчет термостабильности режима проводить не будем. Для истокового повторителя непостоянность очень мала и определяется только технологическим разбросом.

Определим сопротивление затвора из соотношения:

Рассчитаем разделительную емкость на входе.

Амплитудно-частотная черта каскада в области верхних частот определяется из выражения:

Расчет амплитудно-частотной свойства на низких частотах ведется по формуле:

АЧХ входного каскада на нижних частотах изображен на рисунке 7.2, на верхних — на рисунке 7.3.

Набросок 5.2 АЧХ истокового повторителя на нижних частотах.

Набросок 5.3 АЧХ истокового повторителя на верхних частотах
6. Расчет результирующих черт усилителя

Результирующий коэффициент усиления:

Как следует, усилитель обеспечивает напряжение на выходе, при данном входном, не меньше требуемого.

АЧХ усилителя находится как произведение АЧХ каскадов на соответственных частотах. АЧХ усилителя на нижних частотах изображена на рисунке 6.1, на верхних — набросок 6.2.

Набросок 6.1 АЧХ входного каскада на нижних частотах

Набросок 6.2 АЧХ входного каскада на верхних частотах

По приобретенным АЧХ находится коэффициент усиления на граничных частотах:

Yн(40)=0.846

Yв(18*106)=0.947

Соблюдены условия задания и в частотной области. Мнi и Мвi должны быть меньше заблаговременно данных (Мнi = 1.059, Мвi = 1.075).

Мн4=1.053, Мн3 = 1.057, Мн2 = 1.049, Мн1 = 1.013

Мв4=1.017, Мв3 = 1.025, Мв2 = 1.002, Мв1 =1.012

Температурная непостоянность соответствует заданию(дК = 3.33% на каскад).

дК4 = 1.6%,

дК3 = 2%,

дК2 = 0.8%,

Непостоянность истокового повторителя пренебрежимо мала.

Входное сопротивление равно сопротивлению утечки истокового повторителя:

Rвх = Rз = 50000 Ом

Приходим к выводу, что рассчитанный усилитель соответствует требованиям технического задания.

Заключение

Рассчитанный усилитель соответствует техническому заданию. Достижимая площадь усилителя превосходит требуемую, для согласования большенный перегрузки на входе использован истоковый повторитель. В качестве промежных каскадов применена усилительная секция ОЭ-ОБ, которая обеспечивает наилучшие свойства по сопоставлению с однотранзисторными микросхемами. Это упрощает Создание усилителя. Невзирая на то, что для промежных каскадов применена секция ОЭ-ОБ наличие истокового повторителя усложняет систему усилителя и делает ее наименее малогабаритной.

При разработке проекта я закрепил приобретенные ранее познания по схемотехнике аналоговых устройств, электронике, также заполучил способности работы с таковыми пакетами программ, как MathCad и MS Word.

Перечень использованных источников

1. Проектирование широкополосных и импульсных усилителей. Методические указания (ч. 1, 2, 3). /Сост. В.И. Юзов; КрПИ. — Красноярск, 1983.

2. Проектирование усилительных устройств; Учеб. Пособие для ВУЗов /В.В. Ефимов, В.М. Павлов и др.; Под ред. Н.В. Терпугова. — М.: Высшая школа, 1982. — 190 с.

3. Справочник по электронным конденсаторам / М.Н. Дьяков, В.И. Карабанов, В.И. Присняков и др.; Под общ. ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. -М.: Радио и связь, 1983 — 576с.; ил.