Министерствовысшего и общего образования Российской Федерации
Саратовский ГосударственныйТехнический УниверситетКафедра ПриборостроениеКУРСОВАЯРАБОТАна темуРасчет широкополосного усилителя мощностиВыполнил:ст. гр. ПБС-31
Федоров А.П.
Проверил: доцент Захаров Ю.А. Саратов 2003
Пояснения
Курсовая работа 13 с., 3 рис.,3 табл., 2 схемы, 5 источников.
УСИЛИТЕЛЬ, ТРАНЗИСТОР,КАСКАД, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ
В данной курсовой работепроизводится расчет широкополосный усилителя мощности, а также различныхстабилизирующих и корректирующих цепей.
Цель работы — приобретение навыков расчета номиналов элементов усилительного каскада,подробное изучение существующих корректирующих и стабилизирующих цепей, умениявыбрать необходимые схемные решения на основе требований технического задания.
В процессе работы былиосуществлены инженерные решения (выбор транзисторов, схем стабилизации икоррекции) и расчет номиналов элементов схем.
В результате работыполучили готовую схему усилительного устройства с известной топологией иноминалами элементов, которую можно использовать для практического применения.
Полученные данные могутиспользоваться при создании реальных усилительных устройств.
Введение
Основная цель работы — получение необходимых навыков практического расчета радиотехнического устройства(усилителя мощности), обобществление полученных теоретических навыков иформализация методов расчета отдельных компонентов электрических схем.
Усилители электрическихсигналов применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкоеприменение усилители имеют в радиосвязи и радиовещании, радиолокации,радионавигации, радиопеленгации, телевидении, звуковом кино, дальней проводнойсвязи, технике радиоизмерений, где они являются основой построения всейаппаратуры.
Кроме указанных областейтехники, усилители широко применяются в телемеханике, автоматике,счетно-решающих и вычислительных устройствах, в аппаратуре ядерной физики,химического анализа, геофизической разведки, точного времени, медицинской,музыкальной и во многих других приборах.
Как правило, усилителиосуществляют усиление электрических колебаний с сохранением их формы. Усилениепроисходит за счет электрической энергии источника питания. Таким образом,усилительные элементы обладают управляющими свойствами.
Устройство, рассматриваемоев данной работе, может широко применяться на практике. Оно имеет немалоенаучное и техническое значение благодаря своей универсальности и широкойобласти применения.
Задание
Диапазон частот: от 40 Гцдо 4 МГц;
Амплитуда напряжения навыходе: 5 В;
Сопротивление нагрузки: 1МОм;
Емкость нагрузки: 20 пФ;
Напряжение генератора:0.05 В;
Сопротивление генератора:100 Ом;
Допустимые частотныеискажения: 3 dB;
Ступенчатая регулировкаусиления: 30 dB.
Расчет входногокаскада
Усилительныйкаскад на биполярном транзисторе ГТ311Л, включенном по схеме с общим эмиттером.
Параметры транзистора:
Германиевый, n-p-n структуры;
Коэффициент усиления токабазы b = 150…300;
Предельная частотакоэффициента передачи тока ¦т = 600 МГц;
Емкость коллектора Ск =2.5 пФ при Uк = 5 В;
Сопротивление базы rб = 51 Ом и т.д.
/>
Рис. 1 — Транзистор ГТ311
/>
Рис. 2 — Усилительныйкаскад с ОЭ
Зададимся величинойсопротивления в цепи коллектора Ом. Эквивалентное выходное сопротивление Rэкв, как параллельное соединение Rк и Rн, из-за большой величины Rн, равно 1000 Ом.
Рабочая точка: В А.
Напряжение питания: 15 В.
Сопротивление входа: /> /> /> /> /> /> /> />
Выходное сопротивление:
Коэффициент усиления:
/>
Расчет нижней граничнойчастоты.
/>
Расчет верхней граничнойчастоты.
/>
Площадь усиления всегоусилителя по ТЗ должна быть:
/>
Площадь усилениярассчитанного каскада:
/>
Расчетвеличины Rб.
/>
Распределениечастотных искажений
Частотныеискажения распределены поровну между элементами Сс1, Сс2, Сс3. Величиначастотных искажений для каждого из них определяется следующей формулой:
/>,
гдеn – число элементов.
Такимобразом, на каждый элемент Сс приходятся ЧИ величиной до 1 dB.
Расчетрегулировки усиления
Вусилителе заданием предусмотрена ступенчатая регулировка усиления Dp= 30 dB.
/>
Рис.3 — Схема регулировки усиления
Задавшисьвеличиной одного из резисторов делителя, можно определить величину другого, всоответствии с формулой:
/>/>
ПустьR2 = 1 кОм,
- вразах.
-
/>
Расчетоконечного каскада (буферного)
Транзисторвключен по схеме с общим коллектором.
Коэффициентусиления:
/>
/>
Входноесопротивление:
Выходноесопротивление:
/>
Расчетнижней граничной частоты:
/>
Расчетверхней граничной частоты:
/>
Верхняячастота для всего усилителя:
/>
Расчетпараметров обратной связи
Входнойкаскад охвачен параллельной обратной связью по напряжению.
Факторобратной связи: F=285.32/100=3
Коэффициентобратной связи:
/>
Величинасопротивления ОС определяется по формуле:
/>/>
Награничные частоты ОС влияет следующим образом:
/>
Коэффициентусиления:
/>
Частотадля всего усилителя соответственно измениться:
/>
Заключение
В результате выполненнойкурсовой работы получена схема электрическая принципиальная широкополосногоусилителя мощности.
Найдена топологияэлементов и их номиналы. Коэффициент усиления – 90 дБ, напряжение источникапитания – 15 В. Усилитель рассчитывался для работы на полосе пропускания от 40Гц до 4 Мгц.
Список литературы
1. Бялик Г.И.Широкополосные усилители. 1956.
2. Горбань Б.Г.Широкополосные усилители на транзисторах. М.: Энергия, 1975.
3. Деарт Ю.Н.Проектирование и расчет ШПУ. М.: 1972.
4. Шукстов В.Н.Исследование характеристик и параметров БТ в схеме с ОЭ. УПИ, 1990.
5. Остапенко Г.С.Усилительные устройства. М.: Радио и связь, 1989.
Приложение 1
/>
Схема 1 — Принципиальнаясхема
Приложение 2
/>
Схема 2 — Расположениеэлементов на печатной плате (без регулировки усиления)