Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Многокаскадный усилитель переменного тока с обратной связью

Введение
Электронныеприборы – устройства принцип действия которых основан на использовании явленийсвязанных с движущимися потоками заряженных частиц. В зависимости от того какпроисходит управление, электронные приборы делят на вакуумные, газоразрядные,полупроводниковые. В настоящее время трудно назвать такую отрасль, в которой втой или иной степени не применялась бы электроника. Космические и авиационныелетательный аппараты, техника, все виды транспорта, медицина, атомная физика,машиностроение используют электронику во все нарастающих масштабах. Достиженияэлектроники используют все телевизионные передатчики и приемники, аппараты дляприема радиовещания, телеграфная аппаратура и квазиэлектронные АТС, аппаратурадля междугородней связи.
Одним изнаиболее важных применений электронных приборов является усиление электрическихсигналов, т.е. увеличение их мощности, амплитуды тока или напряжения дозаданной величины. В настоящее время усилительные устройства развиваются вомногих направлениях, расширяется диапазон усиливаемых частот, выходнаямощность. В развитии усилительных устройств широкие перспективы открываетприменение интегральных микросхем.
В даннойкурсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменноготока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические идинамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ сиспользованием программного продукта MicroCap III. При моделированииусилителя производится корректировка его параметров.

1.  Исходные данные
 Вариант №20–30Тип проводимости
UвхmмВ
Rг, Ом
Pн, Вт
Iн, мA
tomax, oC ∆f
MОСн(ω)
MОСв(ω)
fн, Гц
fв, КГц p-n-p p-канал 200 20 0.22 7 + 65 65 65 0.76 0.76

2. Расчетнаячасть
2.1 Расчеткоэффициента усиления напряжения усилителя
Вычислимамплитудное значение напряжения на выходе:
/>, />
По известнымзначениям Uнm и Uвхm рассчитываем Koc
/>
Усилителю сотрицательной обратной связью соответствует коэффициент передачи:
/>. (1).
Определимчисло каскадов усилителя.
Пусть числокаскадов равно 1 (n = 1):
/>, />,
где Mос(w) – коэффициент частоты каскадов.
Из этойформулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb. />, тогда получимкорни />, выбираем отрицательныйкорень />, и подставляем в уравнение(1),
/>, т.е. одного каскадабудет не достаточно.
Пусть числокаскадов усилителя равно 2 (n = 2):
/>,/>
Из этойформулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb
/>
тогда изполученных корней выбираем отрицательный />,и подставляем в уравнении (1),/> т.е.двух каскадов тоже будет не достаточно.
Пусть числокаскадов усилителя равно 3 (n = 3):
/>,/>
Из этойформулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb
/>
тогда изполученных корней выбираем отрицательный />,и подставляем в уравнение (1), /> т.е.усилитель может быть реализован на трех каскадах.

2.2 Расчетэлементов выходного каскада
Выбор рабочейточки транзистора
Выбор рабочейточки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводитсяк выбору тока коллектора IкА и напряжения UкэA в схеме рис. 1, впервоначальном предположении Rэ= 0. т.е. при заземленном эмиттере.
Точку покоявыберем исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе UНМ и тока коллектора IНМ, которые по заданнымзначениям UН и IН определяются как UНМ=/>UН = 44.4 [В] и IНМ=/>IН.= = 0.0098 [А].
Определим видтранзистора:
PК= UНМIНМ=0.43 [Вт], транзистор среднеймощности.
Определимнапряжение UКЭАиз выражения:
/>=46.4 [В], (для транзисторов среднеймощности UЗАП = (2¸2.5) [В])
/>Рис. 1. Схема усилительного каскада
/> где KЗ–коэффициент запасаравный (0.7¸0.95)
ЕП=2UКЭА=92.88 [B]
СопротивлениеRK находим как: />
СопротивлениеRЭ вычисляется:
/>
Считаем, чтона вход подается какой-либо переменный сигнал, тогда для переменного сигналапараллельно /> включается />. Для переменного сигнала />будет идти по какой-либодругой динамической линии нагрузки. Она будет обязательно проходить через А.
Поэтомустроим динамическую линию нагрузки.
Через точку Апроводим линию динамической нагрузки, под углом />.
/>; />;
гдеKM=1000 масштабный коэффициент.
ВыбираязначенияEП из стандартного ряда, тем самым изменяя положениединамическойлинии нагрузки, проверяем условие/>/>. В нашем случае условиевыполнилось при EП=100 [B].
Расчетэлементов фиксации рабочей точки
Фиксациярабочей точки Aкаскада на биполярном транзисторе (рис. 1) осуществляется резистивнымделителем R1, R2. Выберем такой транзистор, у которого /> и />. В нашем случае такимтранзистором может быть транзистор КТ814Г.
Из положениярабочей точки и выходных характеристик транзистора, рассчитаем величинудифференциального коэффициента передачи тока базы b:
/>
Так же извходной характеристики находим входное дифференциальное сопротивлениетранзистора h11Э:

/>
Рассчитаемвеличину /> по следующемуэмпирическому соотношению: />, где /> — тепловой ток коллекторногоперехода, заданный в справочнике при температуре t; А = 2,5 длякремниевых транзисторов. /> вычислимкак /> />, выберем />. Рекомендуемое значение Nвычисленное как
/>;
Вычислим R1, R2:
/>
/>
где/>
Корректностьрасчета оценим вычислением тока Iдел, причем необходимособлюдение неравенства />.Вычислим Iдел по формуле:
/>
Полученноезначение удовлетворяет соотношению />
Найдемсопротивление резистивного делителя:
/>
Найдемвходное сопротивление данного каскада
/>.
 
Расчетемкостных элементов усилительных каскада
Для каскадовна биполярном транзисторе (рис. 1) значение емкостей конденсаторов C1,
/>
C2,C3 рассчитаем по следующимформулам:
/>;
/>;
/>;
Расчеткоэффициента усиления напряжения каскада
 
/>
Определимвыходные параметры для промежуточного каскада:

/>
/>
2.3 Расчетэлементов промежуточного каскада
 
Выбор рабочейточки транзистора
Выбор рабочейточки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводитсяк выбору тока коллектора IкА и напряжения UкэA в первоначальномпредположении Rэ= 0. т.е. при заземленном эмиттере.
Точку покоявыберем исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе UНМ и тока коллектора IНМ, которые по заданнымзначениям UН и IН определяются как UНМ=/>UН = 1.05 [В] и IНМ=/>IН.== 0.0008 [А].
Определим видтранзистора:
PК= UНМIНМ=0.84 [мВт], значит транзистормалой мощности
Определимнапряжение UКЭАиз выражения:
/>=3.55 [В], (для транзисторов малоймощности UЗАП = (1¸2.5) [В])
/> где KЗ–коэффициент запасаравный (0.7¸0.95)
ЕП=2UКЭА=7,1 [B]
СопротивлениеRK находим как: />
СопротивлениеRЭ вычисляется:
/>
Считаем, чтона вход подается какой-либо переменный сигнал, тогда для переменного сигналапараллельно /> включается />. Для переменного сигнала />будет идти по какой-либодругой динамической линии нагрузки. Она будет обязательно проходить через А. Поэтомустроим динамическую линию нагрузки.
Через точку Апроводим линию динамической нагрузки, под углом />.
/>; />;
гдеKM=1000 масштабный коэффициент
ВыбираязначенияEП из стандартного ряда, тем самым изменяя положениединамическойлинии нагрузки, проверяем условие/>/>. В нашем случае условиевыполнилось при EП=10 [B].
Расчетэлементов фиксации рабочей точки
Фиксациярабочей точки Aкаскада на биполярном транзисторе (рис. 1) осуществляется резистивнымделителем R1, R2. Выберем такой транзистор, у которого /> и />. В данном случае такимтранзистором может быть транзистор КТ209A.
Из положениярабочей точки и выходных характеристик транзистора, рассчитаем величинудифференциального коэффициента передачи тока базы b:
/>
где DIК,DIБ – окрестность рабочейточки А
Найдем ток IБА:
/>
/>
По входнымхарактеристикам транзистора определим величину UБЭА=0,71 [B]
Так же извходной характеристики находим входное дифференциальное сопротивлениетранзистора h11Э:
/>
Рассчитаемвеличину /> по следующемуэмпирическому соотношению: />, где /> — тепловой токколлекторного перехода, заданный в справочнике при температуре t; А = 2,5 длякремниевых транзисторов. /> вычислимкак /> />, выберем />.
Рекомендуемоезначение Nвычисленное как
/>;
Вычислим R1, R2:
/>
/>
где/>
Корректностьрасчета оценим вычислением тока Iдел, причем необходимособлюдение неравенства />.Вычислим Iдел по формуле:

/>
Полученноезначение удовлетворяет соотношению />
Найдемсопротивление резистивного делителя:
/>
Найдемвходное сопротивление данного каскада
/>.
 
Расчетемкостных элементов усилительных каскада
 
Для каскадовна биполярном транзисторе (рис. 1) значение емкостей конденсаторов C1,/> />
C2,C3 рассчитаем по следующимформулам:
/>;
/>;
/>;
 
Расчеткоэффициента усиления напряжения каскада:

/>
Определимвыходные параметры для входного каскада:
/>
/>
 
2.4 Расчетэлементов входного каскада
 
Выбор рабочейточки транзистора
Выбор рабочейточки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводитсяк выбору тока коллектора IкА и напряжения UкэA в первоначальномпредположении Rэ= 0. т.е. при заземленном эмиттере.
Точку покоявыберем исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе UНМ и тока коллектора IНМ, которые по заданнымзначениям UН и IН определяются как UНМ=/>UН = 0.11 [В] и IНМ=/>IН.= 0.00012 [А].
Определим видтранзистора:
PК= UНМIНМ=0.013 [мВт], транзистор малоймощности
Определимнапряжение UКЭАиз выражения:
/>=2.61 [В], (для транзисторов малоймощности UЗАП = (1¸2.5) [В])
/> где KЗ–коэффициент запасаравный (0.7¸0.95)
ЕП=2UКЭА=5.22 [B]
СопротивлениеRK находим как: />
СопротивлениеRЭ вычисляется:
/>
Считаем, чтона вход подается какой-либо переменный сигнал, тогда для переменного сигналапараллельно /> включается />. Для переменного сигнала />будет идти по какой-либодругой динамической линии нагрузки. Она будет обязательно проходить через А. Поэтомустроим динамическую линию нагрузки.
Через точку Апроводим линию динамической нагрузки, под углом />.
/>; />;
гдеKM=10000 масштабный коэффициент
ВыбираязначенияEП из стандартного ряда, тем самым изменяя положениединамическойлинии нагрузки, проверяем условие/>/>. В нашем случае условиевыполнилось при EП=6.3 [B].
Расчетэлементов фиксации рабочей точки
Фиксациярабочей точки Aкаскада на биполярном транзисторе (рис. 1) осуществляется резистивнымделителем R1, R2. Выберем такой транзистор, у которого /> и />. В данном случае такимтранзистором может быть транзистор КТ209A.
Из положениярабочей точки и выходных характеристик транзистора, рассчитаем величинудифференциального коэффициента передачи тока базы b:
/>
где DIК,DIБ – окрестность рабочейточки А
Найдем ток IБА:
/>
/>
По входнымхарактеристикам транзистора определим величину UБЭА=0,55 [B]
Так же извходной характеристики находим входное дифференциальное сопротивлениетранзистора h11Э:
/>
Рассчитаемвеличину /> по следующемуэмпирическому соотношению: />, где /> — тепловой токколлекторного перехода, заданный в справочнике при температуре t; А = 2,5 длякремниевых транзисторов. /> вычислимкак /> />, выберем />.
Рекомендуемоезначение Nвычисленное как />;
Вычислим R1, R2:
/>
/>
где/>
Корректностьрасчета оценим вычислением тока Iдел, причем необходимособлюдение неравенства />.Вычислим Iдел по формуле:
/>
Полученноезначение удовлетворяет соотношению />
Найдемсопротивление резистивного делителя:/>
Найдемвходное сопротивление данного каскада
/>.
Расчетемкостных элементов усилительных каскада
Для каскадовна биполярном транзисторе (рис. 1) значение емкостей конденсаторов C1,/> />
C2,C3 рассчитаем по следующимформулам:
/>;
/>;
/>;
 
Расчеткоэффициента усиления напряжения каскада

/>
 
2.5 Расчетэлементов цепи ООС
 
Повычисленным в п. 2.1. значениям /> и /> рассчитаем величину
/>.
Найдемвеличину сопротивления обратной связи из следующего соотношения:
/>;
/>;
RОС = 77160 [Ом].
 
2.6 Расчеткоэффициента усиления напряжения усилителя
Рассчитываемыйкоэффициент усиления всего усилителя равен произведению коэффициентов. усилениявсех трех каскадов:
/> Что превышает необходимое 222.

3. Моделирование
 
Моделированиебудем выполнять с помощью пакета схемотехнического моделирования Micro-Cap 3. В результатемоделирования получим переходные и частотные характеристики как отдельныхкаскадов усилителя, так и всей структуры в целом. Целью моделирования являетсяустановление корректности расчета и степени соответствия расчетных параметровтребованиям технического задания.
3.1Корректировка схемы и определение ее параметров
Для получения результатов, определяемых исходнымиданными, произведем корректировку значений сопротивлений резисторов и емкостейконденсаторов усилителя. Полученные после корректировки значения приведены вспецификации (см. Приложения).
По графикамАЧХ и ФЧХ, полученным в результате моделирования определим значения K.
Реальнодостигнутый коэффициент K найдем из графика переходной характеристики:
а) дляусилителя без обратной связи
K=307.6
б) дляусилителя с обратной связью
K=300

Заключение
В результате выполнения данной курсовой работыбыли изучены методы проектирования и разработки электронных устройств всоответствии с данными технического задания. Был произведён расчёт статических идинамических параметров электронных устройств. А также было изученопрактическое применение ЭВМ для схемотехнического проектирования электронныхустройств. Для моделирования был использован пакет схемотехническогомоделирования Micro-Cap 3. В ходе курсового проектирования было проведено моделированиеусилителя в частотной и временной областях.

Библиографическийсписок
1. Баскакова И.В., Перепёлкин А.И. Усилительные устройства:Методические указания к курсовой работе. — Рязань, РГРТА, 1997.36 с.
2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. К.М. Брежнева,Е.И. Гантман, Т.И Давыдова и др. Под ред. Б.Л. Перельмана. — М.: Радиои связь, 1982.656 с.
3. Транзисторы. Справочник. Издание 3-е. Под редакцией И.Ф. Николаевского.- М.: Связь, 1969.624 с.
4. Анализ электронных схем. Методические указания к лабораторным ипрактическим занятиям. Баскакова И.В., Перепёлкин А.И.Р.: 2000,32 с.

Приложения
Моделированиевыходного каскада
/>
/>
Kuреальный ≈25
 

Моделированиепромежуточного каскада
/>
 
/>
Kuреальный ≈7.6

Моделированиевходного каскада
/>
/>
Kuреальный ≈2.5

Моделированиеусилителя без ООС
/>
/>
Kuреальный ≈307.6
/>

Моделированиеусилителя с ООС
/>
/>
Kuреальный ≈300
/>


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Программное обеспечение "Служба занятости"
Реферат Изучение поэмы А.А. Блока "Двенадцать" в одиннадцатых классах украинских школ с русским языком обучения
Реферат Виховання естетичного смаку в студентів вищих навчальних закладів МВС України засобами іноземних мов
Реферат Causes Of Homosexuality Essay Research Paper This
Реферат Покази та протипокази для видалення зубів
Реферат Оценка финансового состояния организации на примере предприятия в стратегической деловой игре Никсдорф Дельта
Реферат Руническое письмо тюрков истоки, история и современность
Реферат Молодежная занятость: проблемы и перспективы
Реферат Инфильтративный туберкулез S6 обоих легких в фазе распада и обсеменения по типу казеозной пневмо
Реферат Современное состояние банковских электронных услуг в России
Реферат Подарок 2
Реферат Аудит налогообложения налога на прибыль
Реферат Роль игры в обучении и развитии личности младших школьников
Реферат Работа с Windows98
Реферат Умови виникнення та особливості античної філософії