Курсовая работа по предмету "Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника"

Узнать цену курсовой по вашей теме


Расчёт импульсного усилителя



3

Министерство общего и профессионального образования РФ

Пензенский Государственный Университет

Кафедра ИБСТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому работе по теме

«Расчёт импульсного усилителя»

Дисциплина: Электроника и схемотехника

Группа 02-ПК1

Разработал студент

Евстигнеев С.А.

Проект принят с оценкой

Руководитель проекта

Богданов В.В.

ПЕНЗА 2008

Реферат

Пояснительная записка содержит 20 страниц, 2 таблицы, 3 источника, 2 приложения.

Импульсный усилитель, транзистор, каскад, рабочая точка, резистор.

Объектом исследования является импульсный усилитель.

Целью работы является расчет импульсного усилителя с коэффициентом усиления К=250 при входном напряжении Uвх=20 мВ и выходном напряжении Uвых=5 В, напряжении питания Ек =10 В, сопротивлением нагрузки Rн=2 кОм, длительности импульса tu = 20 мкс, длительностью фронта импульса tф = 2 мкс, ёмкостью нагрузки Cн = 100 пФ, положительной полярностью входных импульсов, спадом импульса = 0.1.

Содержание

Введение
  • 1. Расчёт импульсного усилителя
  • 1.1 Выбор схемы усилителя
  • 1.2 Выбор транзистора
  • 1.3 Расчет оконечного каскада
  • 1.3.1 Рабочая точка оконечного каскада
  • 1.3.2 Расчет сопротивлений оконечного каскада
  • 1.4 Расчет первого каскада усилителя
  • 1.4.1 Рабочая точка первого каскада
  • 1.5 Расчет ёмкостей усилителя
  • 1.6 Расчет рассеивающих мощностей резисторов
  • Заключение
  • Приложения

Введение

В настоящее время нет ни одной области науки и техники, где не применялась бы электроника. А основой электроники на сегодняшний день является усилительный каскад, основанный на применении транзистора. Они могут быть успешно использованы не только в классе устройств, для которых они разработаны, но и во многих других устройствах.

В электронных устройствах транзисторы могут включаться по схеме с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Наилучшими усилительными свойствами (усиление тока, напряжения и мощности) обладает транзистор в схеме с ОЭ. В схеме с ОБ усиление мощности сравнительно меньше, чем в схеме с ОЭ. Кроме того, в схеме с ОБ транзистор имеет сравнительно малое входное и большое выходное сопротивление, что затрудняет согласование каскадов.

В схеме с ОК транзистор тоже обеспечивает меньшее усиление мощности. Однако в схеме с ОК транзистор имеет сравнительно большое входное и небольшое выходное сопротивления, и поэтому схема с ОК часто применяется в качестве согласующего каскада между источником сигнала с высокоомным выходным сопротивлением и низкоомной нагрузкой. Наиболее же часто в электронных устройствах применяется включение транзистора по схеме с ОЭ.

При разработке, изготовлении и эксплуатации полупроводниковых приборов следует принимать во внимание их специфические особенности. Высокая надежность радиоэлектронной аппаратуры может быть обеспечена только при учете таких факторов, как разброс параметров транзисторов, их температурная нестабильность и зависимость параметров от режима работы, а также изменение параметров транзисторов в процессе эксплуатации.

Под воздействием различных факторов окружающей среды некоторые параметры, характеристики и свойства транзисторов могут изменяться. Для герметичной защиты транзисторных структур от внешних воздействий служат корпуса приборов.

Все большее распространение получают так называемые бескорпусные транзисторы, предназначенные для использования в микросхемах и микросборках. Кристаллы таких транзисторов защищены специальным покрытием, но оно не дает дополнительной защиты от воздействия окружающей среды.

При конструировании устройств необходимо стремиться обеспечить их работоспособность в возможно более широких интервалах изменений важнейших параметров транзисторов. Разброс параметров и их изменение во времени при конструировании могут быть учтены расчетными методами или экспериментально - методом граничных испытаний.

1. Расчёт импульсного усилителя

1.1 Выбор схемы усилителя

Импульсный усилитель напряжения является предварительным усилителем сигнала, обеспечивающим нормальную работу УМ. Для расчета импульсного усилителя необходимо иметь следующие исходные данные:

напряжение питания Ek=8 (В);

входное напряжение Uвх=50 (мВ);

выходное напряжение Uвых=4 (В);

сопротивление нагрузки Rн=3 (кОм);

длительность импульса tи=50 (мкс);

длительность фронта импульса tф =2 (мкс);

емкостное сопротивление нагрузки Сн=4 (пФ);

полярность импульса: отрицательный.

Общий требуемый коэффициент усиления:

K= - = - = 80;

Данный усилитель должен содержать 2 каскада. Коэффициент усиления на каждом каскаде

К1=10 и К2=8

Коэффициент усиления каскада характеризует статический коэффициент передачи тока h21Э, который также характеризует усилительные свойства транзистора. Численное значение этого параметра показывает, во сколько раз ток коллектора больше вызвавшего его тока базы. Чем больше коэффициент h21Э, тем большее усиление сигнала может обеспечить данный транзистор. При измерении этого параметра транзистор включают по схеме с ОЭ. Определяем требуемый коэффициент передачи базового тока транзистора в схеме с общим эмиттером:

(1)

где kз - коэффициент запаса равный: 1,3, Rвх. э =h11э=1000 Ом.

1.2 Выбор транзистора

Рассчитываем общий коэффициент усиления:

(2)

Для выбора транзистора также необходимо рассчитать его предельную частоту:

(3)

где t`ф - длительность фронта импульса, приходящаяся на один каскад, рассчитываемая по формуле:

Исходя из этих параметров и учитывая, что на практике транзистор необходимо выбирать с большей предельной частотой, так как с повышением частоты входного сигнала коэффициент h21э транзистора уменьшается, из справочника был выбран транзистор КТ315А, обладающий следующими характеристиками:

h21Эмин=20;

fh21этреб = 2•107 (Гц);

РКмакс=150 (мВт) при t=200 C;

tмакс=1000 С;

IКпост=100 (мА);

является транзистором n-p-n типа;

1.3 Расчет оконечного каскада

1.3.1 Рабочая точка оконечного каскада

Первым шагом в выборе режима работы транзистора по постоянному току является определение рабочей точки. Определение рабочей точки для первого каскада было произведено графоаналитическим методом.

Рис.1

Данный метод заключается в построении на графике выходной характеристики транзистора рабочей прямой. Рабочая прямая проходит через точки Uкэ=Eк и Iк=EкчRн и пересекает графики выходных характеристик (токи базы). Для достижения наибольшей амплитуды при расчёте импульсного усилителя рабочая точка была выбрана ближе к наименьшему напряжению т.к у оконечного каскада импульс будет отрицательный. По графику выходных характеристик (рис.1) были найдены значения IКпост=4,5 мА, UКЭпост=0,5 В, а также IБпост. =0,1мА.

Для нахождения напряжения база-эмиттер UБЭпост на графике входных характеристик было отложено значение IБпост (см. рис 2).

Для рабочей точки оконечного каскада были рассчитаны следующие значения:

UКЭпост=0,5 (В);

IКпост=4,5 (мА);

IБпост=0,1 (мА);

UБЭпост=0,4 (В);

1.3.2 Расчет сопротивлений оконечного каскада

Входное сопротивление транзистора определяется по формуле (4):

(4)

Формула (4) в последствии понадобится для вычисления коэффициента усиления каскада без отрицательной обратной связи (ООС).

Определяем максимальную мощность:

Для того чтобы транзистор удовлетворял условиям проекта должно выполняться соотношение (5):

(5)

где (6)

Соотношение (5) выполняется, так как 0,0225<0,075, поэтому данный транзистор удовлетворяет условиям проекта. Общее сопротивление коллекторной цепи по постоянному току для оконечного каскада рассчитывается по формуле (7):

(7)

Для расчёта усилителя по переменному току необходимо первоначально по формулам (8) и (9) вычислить значения коэффициента усиления каскада без отрицательной обратной связи и требуемого коэффициента усиления соответственно.

(8)

где RвхЭ рассчитывается по формуле (4).

(9)

Глубина обратной связи каскада рассчитывается по формуле (10).

(10)

где kос = kтреб = 10.

По формуле (11), рассчитываем сопротивление, обеспечивающее отрицательную обратную связь:

(11)

где определяется формулой (10).

Коллекторное сопротивление Rк рассчитывается по формуле (14).

(14)

где (RК+RЭ) определяется формулой (7).

Разделительное сопротивление R2 вычисляется по формуле (15).

(15)

где RЭ и IДел определяются формулами (13) и (16) соответственно.

(16)

Разделительное сопротивление R1 вычисляется по формуле:

Входное сопротивление рассчитывается по формуле:

1.4 Расчет первого каскада усилителя

1.4.1 Рабочая точка первого каскада

Поскольку на первый каскад подается положительный импульс, рабочая точка выбирается на оси тока базы, причем так, чтобы рабочая прямая пересекалась с этой осью в точке, проекция которой на ось Uкэ будет иметь наибольшее напряжение. По рабочей точке первого каскада были найдены следующие значения:

Uкэпост = 7 (В)

Iкпост = 1 (мА)

Iбпост = 0,05 (мА)

Uбэп = 0,35 (В)

Для расчёта усилителя по переменному току необходимо первоначально по формулам (8) и (9) вычислить значения коэффициента усиления каскада без отрицательной обратной связи и требуемого коэффициента усиления соответственно.

где RвхЭ рассчитывается по формуле (4).

Глубина обратной связи каскада рассчитывается по формуле (10).

где kос = kтреб = 25.

Глубину обратной связи также можно вычислить по формуле (11).

Из формулы (12) легко получить формулу для расчета сопротивления, обеспечивающего отрицательную обратную связь (12).

где определяется формулой (10).

Коллекторное сопротивление Rк рассчитывается по формуле (14).

где (RК+RЭ) определяется формулой (7).

Разделительное сопротивление R2 вычисляется по формуле (15).

где RЭ и IДел определяются формулами (13) и (16) соответственно.

Разделительное сопротивление R1 вычисляется по формуле:

Входное сопротивление Rвх1 усилителя находят по формуле:

1.5 Расчет ёмкостей усилителя

Для определения ёмкостей конденсаторов, обеспечивающих допустимый спад импульса необходимо рассчитать соотношение перераспределения искажений по емкостям:

где д - относительный спад вершины равный 0,01, дВ - равный 0,05

Разделительные емкости рассчитываются по формуле:

Для расчета емкостей эмиттерной цепи необходимо рассчитать относительный спад, приходящуюся на емкость конденсатора в цепи автоматического смещения:

где

1.6 Расчет рассеивающих мощностей резисторов

Рассеивающие мощности резисторов, приведенные в таб.1, вычисляется по формуле:

Таблица 1.

Элемент

Мощность

Элемент

Мощность

R1

0,016 Вт

R5

0,00012 Вт

R2

0,125 Вт

R6

0,02 Вт

R3

0,04 Вт

R7

0,002 Вт

R4

0,003 Вт

R8

0,000054 Вт

Заключение

В процессе проведенной работы по начальным параметрам была рассчитана схема двухкаскадного импульсного усилителя. Усилитель построен по схеме с общим эмиттером на транзисторах КТ315А (кремниевый n-p-n типа) и обеспечивает коэффициент усиления по напряжению К=250. Схема содержит резисторы МЛТ ОЖО.467.104ТУ: R1=820 (Ом), R2=6,8 (кОм), R3=2 (кОм), R4=160 (Ом), R5=120 (Ом), R6=20 (кОм), R7=2 (кОм), R8=56 (Ом), конденсаторы ТКЕ ОЖО.461.093ТУ С1=С2=С4=0,12 (мкФ), С3=1 (мкФ).

Таким образом, задание на курсовую работу выполнено в полном объёме.

Список использованных источников

В.В. Богданов. Расчет усилительных схем на дискретных элементах: Методические указания. - Пенза, 1991. -18 с.

Н.И. Чистяков. Справочник радиолюбителя - конструктора. - Москва, 1983. - 560 с.

Горюнов Н.Н., Клейман А.Ю., Комков Н.Н. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. - Москва, 1976. -744 с.

Приложения

Приложение А

Принципиальная СХЕМА ИУ

Приложение Б

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

Таблица 2.

Элемент

Основные параметры

Кол-во

Примечание

МЛТ ОЖО.467.104ТУ

R1

МЛТ 820 Ом 0,125 Вт ±2%

1

R2

МЛТ 6,8 кОм 0,125 Вт ±2%

1

R3

МЛТ 2 кОм 0,125 Вт ±2%

1

R4

МЛТ 160 Ом 0,125 Вт ±2%

1

R5

МЛТ 120 Ом 0,125 Вт ±2%

1

R6

МЛТ 20 кОм 0,125 Вт ±2%

1

R7

МЛТ 2 кОм 0,125 Вт ±2%

1

R8

МЛТ 56 Ом 0,125 Вт ±2%

1

ОЖО.461.093ТУ

С1

ТКЕ 0,12 мкФ 10 В ±20%

1

С2

ТКЕ 0,12 мкФ 10 В ±20%

1

С3

ТКЕ 1 мкФ 10 В ±20%

1

С4

ТКЕ 0,12 мкФ 10 В ±20%

1

С5

ТКЕ 1 мкФ 10 В ±20%

1




Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данную курсовую работу Вы можете использовать для написания своего курсового проекта.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме:

Пишем курсовую работу самостоятельно:
! Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ.
! Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу.
! Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться.
! План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы.
! Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части?
! Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать.
! Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа.
! Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема.
! Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом.
! Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия.
Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта.
Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты.
Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести.
Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя.
Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика.

Другие популярные курсовые работы:

Сейчас смотрят :

Курсовая работа Реабилитация больных с травмами голеностопного сустава
Курсовая работа Формирование и управление торговым ассортиментом предприятия
Курсовая работа Организация и методика проведения производственного обучения по теме: "Блюда русской кухни"
Курсовая работа Полномочия, структура и организация деятельности судов общей юрисдикции
Курсовая работа Технология приготовления блюд из мяса
Курсовая работа Анализ финансового состояния страховой компании
Курсовая работа Развитие пространственного мышления школьников на уроках черчения
Курсовая работа Транснациональные корпорации. Их роль в мировой экономике
Курсовая работа Хронический гломерулонефрит
Курсовая работа Социальная защита членов семей военнослужащих, потерявших кормильца
Курсовая работа Коммерческая деятельность промышленного предприятия
Курсовая работа Разработка лабораторно-практических работ по технологии
Курсовая работа Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности предприятия
Курсовая работа Эксплуатация, техническое обслуживание, диагностика и ремонт системы зажигания автомобиля ВАЗ-2112
Курсовая работа Декоративный текстиль