Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»




Скачать 169.43 Kb.
НазваниеПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»
Дата публикации21.04.2014
Размер169.43 Kb.
ТипПояснительная записка
uchebilka.ru > Математика > Пояснительная записка
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


Усилитель модулятора лазерного излучения

Министерство образования Российской Федерации ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ) Усилитель модулятора лазерного излучения. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» Выполнил студент гр.148-3 ______Задорин О.А. Проверил преподаватель каф. РЗИ ______Титов А.А. 2001 РЕФЕРАТ Курсовая работа 34с., 12 рис., 1 табл., 5 источников, 1приложение. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД, ТРАНЗИСТОР, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, ЧАСТОТНЫЕИСКАЖЕНИЯ, ДИАПАЗОН ЧАСТОТ, НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ,КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ. Объектом исследования в данной курсовой работе являются методырасчета усилительнх каскадов на основе транзисторов. Цель работы - преобрести практические навыки в расчете усилительныхкаскадов на примере решения конкретной задачи. В процессе работы производился расчет различных элементовширокополосного усилителя. Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord 7.0. Содержание1.Введение..........................................................................................32.Техническоезадание......................................................................53.Расчётнаячасть…...........................................................................6 3.1 Структурная схема усилителя...........................................…..6 3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ ........….6 3.3 Расчёт выходного каскада……………………………............6 3.3.1 Выбор рабочейточки..................................................6 3.3.2 Выбортранзистора.....................................................10 3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора………...10 3.3.4 Расчёт полосы пропускания…….…………….........14 3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации…………….........15 3.4 Расчёт входного каскада по постоянному току.……………………………….............21 3.4.1 Выбор рабочей точки……………………….............21 3.4.2 Выбор транзистора………………………….............21 3.4.3 Расчет сопротивления обратной связи во входном каскаде…………………………………….22 3.4.4 Расчёт эквивалентной схемы транзистора………………………………….............23 3.4.5 Расчет полосы пропускания………………………..24 3.4.6 Расчёт цепей термостабилизации.…………............25 3.5 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей……………………………………………...............264 Заключение…………………………………………….…………29Список использованных источников………………………………………..30Приложение А Схема принципиальная……………………………………..31РТФ КП.468740.001 ПЗ. Перечень элементов………………………………33 1.Введение Целью данной работы являлось проектирование усилителя модуляторалазерного излучения. Данный усилитель является важным компонентомдефлектора или другими словами устройства предназначенного для управлениясветового пучка, в данном случае лазерного излучения. Работа дефлекторацелеобразна при условии возникновения угла Брэга и основана на явлениидифракции света на звуке. Через звукопровод изготовленный из кристаллпарателлурита в котором при помощи пьезо преобразователя возбуждаетсязвуковая волна образующая внутри данного кристалла бегущую дифракционнуюрешетку. Проходящий луч дифрагирует на этой решетке, то есть отклоняется отпервоначального направления на угол пропорционально частоте звука. При этомего интенсивность оказывается пропорциональна мощности звуковыхколебаний. Пьезо элемент играет роль переходника, между кристаллом иусилителем мощности в работе дефлектора и представляет собой пьезо электрикпреобразующий колебания электрического сигнала в колебания звуковогосигнала. Данный преобразователь характеризуется импедансом или другимисловами комплексным сопротивлением ( который в нашем случае составляет[pic] ). Ко входу данного преобразователя подключается разработанный мнойусилитель. Дефлектор используется для сканирования лазерного пучка в однойплоскости, но при параллельном включении двух дефлекторов, возможноуправление световым пучком и в двух мерном пространстве. В результатевысокой монохроматичности, лазерное излучение имеет низкий уровеньрасходимости, что позволяет добиться хорошей фокусировки на большихрасстояниях. Данное явление за счет своей зрелищности находит широкоеприменение при проведении тожеств, приемах, в рекламных компаниях и впредвыборных гонках. Имея так же большую точность, то есть возможностьдобиться при использовании дефлектора очень незначительных отклоненийсветового пучка от заданной точки, данный прибор может применяться вмикрохирургии и изготовлении сверхсложных печатей, штампов, документов иценных бумаг. Теперь перейдем непосредственно к принципиальной схеме. Требуемыеосновные характеристики данного усилителя : Rg ………………………………………50 [Ом] Усиление ………………………………20 [дБ] Uвых …………………………………….5 [B] Допустимые частотные искажения …..2 [дБ] Диапозон частот ………………………..от 10 МГц до 100 МГц Нагрузочная емкость ……………………40 [пФ] Нагрузочный резистор…………………..1000 [Ом] Рабочий температурный диапазон……...от +10 0С до +60 0С Из-за большой нагрузочной емкости происходит заметный спад амплитудно- частотной характеристики в области высоких частот. В результате чегопоявляется основная проблема при проектировании данного усилителязаключаюещаяся в том, чтобы обеспечить требуемый кофициент усиления взаданной полосе частот . Наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку,обладает усилительный каскад с параллельной отрицательной обратной связьюпо напряжению. Он и был выбран в качестве выходного каскада разработанногоширокополосного усилителя мощности. Так же по сравнению с обыкновеннымрезистивным каскадом выбранный вариант более экономичный. Для компенсациизавала АЧХ в области верхних частот при применении резистивного каскадапришлось бы ставить в цепи коллектора очень малое сопротивление порядка 6[Ом], для уменьшения общего выходного сопротивления каскада, чтоестественно привело бы к увеличению тока в цепи коллектора и рассеваемоймощности, а соответственно и к выбору более дорогого по всем параметрамтранзистора. Для выходного, каскада была использована активная коллекторнаятермостабилизация. Обладающая наименьшей, из всех известных мне схемтермостабилизаций, мощностью потребления и обеспечивающая наибольшуютемпературную стабильность коллекторного тока. В результате предложенногорешения на первом каскаде, добились усиления в 8 [дБ] с искажениямисоставляющие 1[дБ]. В качестве предоконечного использован каскад скомбинированной обратной связью [2], обладающие активным и постоянным вполосе пропускания выходным сопротивлением. Этот каскад реализован натранзисторе малой мощности КТ 371 А и так же, как и предыдущий обладаетбольшей полосой частот. Данный каскад менее мощный поэтому для обеспечениятребуемой температурной стабилизации вполне подошла эмиттернаястабилизация. В результате на втором каскаде, добились усиления 12 дБ. Для уменьшения потребляемой мощности и увеличения КПД с 12 до 32процентов, в цепи коллектора сопротивление заменяем дросселем сопротивлениекоторого в рабочем диапазоне частот много больше, чем общее сопротивлениенагрузки. В результате предложенного решения общий коэффициент усиления составил20 дБ требуемые по заданию. 2. Техническое задание Усилитель должен отвечать следующим требованиям: 1. Рабочая полоса частот: 10-100 МГц 2. Линейные искажения в области нижних частот не более 3 дБ в области верхних частот не более 3 дБ 3. Коэффициент усиления 20 дБ с подъёмом области верхних частот 6 дБ 4. Амплитуда выходного напряжения Uвых=5 В 5. Диапазон рабочих температур: от +10 до +60 градусов Цельсия 6. Сопротивление источника сигнала Rг=50 Ом 7. Сопротивления нагрузки Rн=1000 Ом 8. Емкость нагрузки Сн=40 пФ 3. Расчётная часть 3.1 Структурная схема усилителя. Учитывая то, что каскад с общим эмиттером позволяет получать усилениедо 20 дБ, оптимальное число каскадов данного усилителя равно двум.Предварительно распределим на первый каскад по 8 дБ, а на второй каскад 12дБ. Таким образом, коэффициент передачи устройства составит 20 дБ требуемыепо заданию. Структурная схема, представленная на рисунке 3.1, содержит кромеусилительных каскадов цепи отрицательной обратной связи, источник сигнала инагрузку. Рисунок 3.1 3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ Расчёт усилителя будем проводить исходя из того, что искаженияраспределены следующим образом: выходная КЦ–1 дБ, выходной каскад смежкаскадной КЦ–1.5 дБ, входной каскад со входной КЦ–0.5 дБ. Таким образом,максимальная неравномерность АЧХ усилителя не превысит 3 дБ. 3. Расчёт выходного каскада 3.3.1 Выбор рабочей точки Как отмечалсь выше в качестве выходного каскада будем испльзоватькаскад с параллельной отрицательной обратной связью по напряжениюобладающий наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку. Расчитаем рабочую точку двумя способами:1.При использовании дросселя в цепи коллектора.2.При использовании активного сопротивления Rk в цепи коллектора.1.Расчет рабочей точки при использовании при использовании дросселя в цепиколлектора.Схема каскада приведена на рисунке 3.2. Рисунок 3.2 Сопротивление обратной связи Rос находим исходя из заплонированного навыходной каскад коэффициента усиления, в разах, сопротивления генератораили другими словами выходного сопротивления предыдущего каскада ирассчитываем по следующей формуле [2]: [pic], (3.3.1) [pic]Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам[1]: [pic], (3.3.2) где [pic][pic],(3.3.3) [pic] (3.3.4) [pic], (3.3.5) где [pic] – начальное напряжение нелинейного участка выходных характеристик транзистора, [pic]. [pic] (3.3.6) [pic] (3.3.7) [pic] (3.3.8) Рассчитывая по формулам 3.3.2 и 3.3.5, получаем следующие координатырабочей точки: [pic]Ом [pic]Ом [pic]мА, [pic]В. [pic]А Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе [pic]Вт. [pic]Вт. Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот. Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току для выходногокаскада представлены на рисунке 3.2 Рисунок 3.32.Расчет рабочей точки при использовании активного сопротивления Rk в цепиколлектора.Схема каскада приведена на рисунке 3.4. Рисунок 3.4Выберем Rк=Rн =1000 (Ом).Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам[1]: [pic] (3.3.9) [pic] (3.3.10) [pic] (3.3.11) Рассчитывая по формулам 3.3.20 и 3.3.21, получаем следующие значения: [pic]Ом [pic]Ом [pic]Ом [pic]мА, [pic]В. [pic]В. [pic] Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе поформулам (3.3.7) и (3.3.8) соответственно: [pic]Вт. [pic]Вт. Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице3.1.Таблица 3.1.| |Eп, (В) |Iко, (А) |Uко, (В) |Pрасс.,(Вт)|Pпотр.,(Вт)||С Rк |155.7 |5 |7 |22.57 |22.57 ||С Lк |7 |2.75 |7 |1.027 |1.027 | Из таблицы 3.1 видно, что для данного курсового задания целесообразноиспользовать дроссель в цепи коллектора. Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току для выходногокаскада представлены на рисунке 3.5 Рисунок 3.5 3.3.2 Выбор транзистора Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельныхпараметров: 1. граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ [pic]; 2. предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер [pic];1. предельно допустимого тока коллектора [pic];4. предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе [pic]. Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ 610 А . Егоосновные технические характеристики приведены ниже. Электрические параметры:1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ [pic]МГц;2. Постоянная времени цепи обратной связи [pic]пс;3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic];4. Ёмкость коллекторного перехода при [pic] В [pic]пФ;5. Индуктивность вывода базы [pic]нГн;6. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн. Предельные эксплуатационные данные:1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В;2. Постоянный ток коллектора [pic]мА;3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора [pic] Вт;4. Температура перехода [pic]К. 3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора 3.3.3.1 Схема Джиаколетто Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высокихчастотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойстватранзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобноанализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные изних строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов ссосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентнаясхема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 3.6. Подробноеописание схемы можно найти [3]. Рисунок 3.6 – Схема Джиаколетто Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто сдостаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойстватранзисторов на частотах f ( 0.5fт ; при последовательном применении этойсхемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигаетсянаибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей. Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными иприведенными ниже формулами [2]. Справочные данные для транзистора КТ610А: Cк- емкость коллекторного перехода,(с- постоянная времени обратной связи,(о- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ. Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле : [pic](3.3.12)где U(кэо – справочное или паспортное значение напряжения; Uкэо – требуемое значение напряжения. Сопротивление базы рассчитаем по формуле:[pic] (3.3.13) Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:[pic] (3.3.14)[pic] Найдем ток эмиттера по формуле:[pic] (3.3.15)[pic]А Найдем сопротивление эмиттера по формуле:[pic] (3.3.16)где Iэо – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА. Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле: (3.3.17) Определим диффузионную емкость по формуле:[pic] (3.3.18) Крутизну транзистора определим по формуле: (3.3.19)3.3.3.2 Однонаправленная модельПоскольку рабочие частоты усилителя заметно больше частоты [pic], то изэквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияетна характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводовтранзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна бытьвключена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена нарисунке 3.7. Описание такой модели можно найти в [2]. [pic] Рисунок 3.7 Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым нижеформулам [2]. Входная индуктивность: [pic], (3.3.20) где [pic]–индуктивности выводов базы и эмиттера. Входное сопротивление: [pic], (3.3.21) где [pic], причём [pic], [pic]и [pic] – справочные данные. Крутизна транзистора: [pic], (3.3.22) где [pic], [pic], [pic]. Выходное сопротивление: [pic]. (3.3.23) Выходная ёмкость: [pic]. (3.3.24) В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементовэквивалентной схемы: [pic]нГн; [pic]пФ; [pic]Ом [pic]Ом; [pic]А/В; [pic]Ом; [pic]пФ. 3.3.4 Расчет полосы пропускания. Проверим обеспечит ли выбранное сопротивлении обратной связи Rос,расчитанное в пункте 3.3.1, на нужной полосе частот требуемый коэффициентусиления, для этого воспользуемся следующими формулами[2]: [pic][pic](3.3.25) [pic] (3.3.26)Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле (3.3.12):[pic]Найдем сопротивление базы по формуле (3.3.13):[pic] Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле(3.3.14):[pic] Найдем ток эмиттера по формуле (3.3.15):[pic]А Найдем сопротивление эмиттера по формуле (3.3.16):[pic]Ом Определим диффузионную емкость по формуле (3.3.18):[pic]пФ[pic], (3.3.27) [pic], (3.3.28)где Yн – искажения приходящиеся на каждый конденсатор;[pic]дБ,или[pic] (3.3.29)[pic][pic][pic][pic][pic][pic]Гц Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот. 3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использованиезависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования ктермостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации:пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная. 3.3.4.1 Пассивная коллекторная термостабилизация Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.8)используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потомучто напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток черезтранзистор подаётся на базу через базовый делитель. [pic] Рисунок 3.8 Расчёт, подробно описанный в [3], заключается в следующем: выбираемнапряжение [pic] (в данном случае 7В) и ток делителя [pic](в данном случае[pic], где [pic] – ток базы), затем находим элементы схемы по формулам: [pic]; (3.3.30) [pic], (3.3.31) где [pic]– напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В; [pic]. (3.3.32) Получим следующие значения: [pic]Ом; [pic]Ом; [pic]Ом. 3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадахи является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.9. Еёописание и расчёт можно найти в [2]. [pic] Рисунок 3.9 В качестве VT1 возьмём КТ361А. Выбираем падение напряжения на резисторе[pic] из условия [pic](пусть [pic]В), затем производим следующий расчёт: [pic]; (3.3.33) [pic]; (3.3.34) [pic]; (3.3.35) [pic]; (3.3.36) [pic], (3.3.37) где [pic] – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБтранзистора КТ361А; [pic]; (3.3.38) [pic]; (3.3.39) [pic]. (3.3.40) Получаем следующие значения: [pic]Ом; [pic]мА; [pic]В; [pic]кОм; [pic]А; [pic]А; [pic]кОм; [pic]кОм. Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобыпеременная составляющая тока не заземлялась через источник питания, авеличина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистораVT1 по переменному току был заземлён. 3.3.4.3 Эмиттерная термостабилизация Для выходного каскада выбрана эмиттерная термостабилизация, схемакоторой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта и анализа эмиттернойтермостабилизации подробно описан в [3]. [pic] Рисунок 3.10 Расчёт производится по следующей схеме: 1.Выбираются напряжение эмиттера [pic] и ток делителя [pic] (см. рис.3.4), а также напряжение питания [pic]; 2. Затем рассчитываются [pic]. 3. Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранныхзначениях [pic] и [pic]. Если нет, то вновь осуществляется подбор [pic] и[pic]. В данной работе схема является термостабильной при [pic]В и [pic] мА.Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжениепитания рассчитывается по формуле [pic]В. Расчёт величин резисторовпроизводится по следующим формулам: [pic]; (3.3.41) [pic]; (3.3.42) [pic].(3.3.43) Для того, чтобы выяснить будет ли схема термостабильной производитсярасчёт приведённых ниже величин. Тепловое сопротивление переход – окружающая среда: [pic], (3.3.44) где [pic],[pic] – справочные данные; [pic]К – нормальная температура. Температура перехода: [pic], (3.3.45) где [pic]К – температура окружающей среды (в данном случае взятамаксимальная рабочая температура усилителя); [pic] – мощность, рассеиваемая на коллекторе. Неуправляемый ток коллекторного перехода: [pic], (3.3.46) где [pic] – отклонение температуры транзистора от нормальной; [pic] лежит в пределах [pic]А; [pic] – коэффициент, равный 0.063–0.091 для германия и 0.083–0.120 длякремния. Параметры транзистора с учётом изменения температуры: [pic],(3.3.47) где [pic] равно 2.2(мВ/градус Цельсия) для германия и 3(мВ/градус Цельсия) для кремния. [pic], (3.3.48) где [pic](1/ градус Цельсия). Определим полный постоянный ток коллектора при изменении температуры: [pic], (3.3.49) где [pic]. (3.3.50) Для того чтобы схема была термостабильна необходимо выполнение условия: [pic], где [pic]. (3.3.51) Рассчитывая по приведённым выше формулам, получим следующие значения: [pic]Ом; [pic]Ом; [pic]Ом; [pic]Ом; [pic]К; [pic]К; [pic]А; [pic]Ом; [pic]; [pic]Ом; [pic]А; [pic]А. Как видно из расчётов условие термостабильности не выполняется. 3.4 Расчёт входного каскада по постоянному току 3.4.1 Выбор рабочей точки При расчёте требуемого режима транзистора промежуточных и входногокаскадов по постоянному току следует ориентироваться на соотношения,приведённые в пункте 3.3.1 с учётом того, что [pic] заменяется на входноесопротивление последующего каскада. Но, при малосигнальном режиме, заоснову можно брать типовой режим транзистора (обычно для маломощных ВЧ иСВЧ транзисторов [pic] мА и [pic]В). Поэтому координаты рабочей точкивыберем следующие [pic]мА, [pic]В. Мощность, рассеиваемая на коллекторе[pic]мВт. 3.4.2 Выбор транзистора Выбор транзистора осуществляется в соответствии с требованиями,приведенными в пункте 3.3.2. Этим требованиям отвечает транзистор КТ371А.Его основные технические характеристики приведены ниже. Электрические параметры: 1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ [pic]ГГц; 2. Постоянная времени цепи обратной связи [pic]пс; 3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ [pic]; 4. Ёмкость коллекторного перехода при [pic]В [pic]пФ; 5. Индуктивность вывода базы [pic]нГн; 6. Индуктивность вывода эмиттера [pic]нГн. Предельные эксплуатационные данные: 1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер [pic]В; 2. Постоянный ток коллектора [pic]мА; 3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора [pic] Вт; 4. Температура перехода [pic]К. 3.4.3 Расчет входного каскада Как уже отмечалсь в качестве входного каскада будем испльзовать каскадс комбинированной отрицательной обратной связью состоящцю из [pic] и [pic]обладающая, как и выходной наибольшей широкополосностью, и одновременноиграет роль согласующего устройства между выходным каскадом и генератором,его схема по переменному току изображена на рисунке 3.11. [pic] Рисунок 3.11 Сопротивление обратной связи Rос находим исходя из следующихсоотношений [2]: [pic] (3.4.1) [pic] (3.4.2) Входное сопротивление выходного каскада равно сопротивлению генератора: [pic]Ом. Выбрали сопротивление в цепи эмиттера такое, чтобы выполнялись вышезаписанные равенства (3.4.1) и (3.4.2): [pic]Ом. Тогда исходя из соотношений (3.4.1) и (3.4.2) находим сопротивлениеобратной связи: [pic]Ом. 3.4.4 Расчёт эквивалентной схемы транзистора 3.4.4.1 Схема Джиаколетто Эквивалентная схема имеет тот же вид, что и схема представленная нарисунке 3.6. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым впункте 3.3.3.1. Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными иприведенными ниже формулами.[pic][pic]Ом 3.4.4.2 Однонаправленная модель Эквивалентная схема имеет тот же вид, что и схема представленная нарисунке 3.7. Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым впункте 3.3.3.2 [pic]нГн; [pic]пФ; [pic]Ом [pic]Ом; [pic]А/В; [pic]Ом; [pic]пФ. 3.4.5 Расчет полосы пропускания Проверим добъёмся ли нужной полосы частот при выбранном сопротивленииRос, для этого воспользуемся следующими формулами [2]: [pic] (3.4.3) [pic] (3.4.4) [pic] (3.4.5) [pic] (3.4.6) Используя формулы (3.3.18) и (3.3.19) найдем коэффициент N: [pic] Используя формулы (3.3.12), (3.3.13), (3.3.14), (3.3.15), (3.3.16),(3.3.18), и характеристики транзистора приведенной в пункте 3.4.2, убедимсяв том, что выбранное сопротивление обратной связи обеспечит на нужнойполосе частот требуемый коэффициент усиления:[pic]пФ.[pic][pic][pic]мА.[pic]Ом[pic]пФ[pic][pic][pic]Гц[pic]раз. Выбранное сопротивление Rос обеспечивает на заданном диапазоне частоткоэффициент усиления равный 12дБ. 3.4.6 Расчёт цепи термостабилизации Для входного каскада также выбрана эмиттерная термостабилизация, схемакоторой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта схемы идентичен приведённому в пункте 3.3.4.3. Эта схематермостабильна при [pic]В и [pic] мА. Напряжение питания рассчитывается поформуле [pic]В. Рассчитывая по формулам 3.3.28–3.3.38 получим: [pic]кОм; [pic]кОм; [pic]кОм; [pic]кОм; [pic]К; [pic]К; [pic]А; [pic]кОм; [pic]; [pic]Ом; [pic]мА; [pic]мА. Условие термостабильности выполняется, но в этом случае прииспользовании предложенной схемы каскада с комбинированной обратной связине выполняются требуемые условия. 3.5 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей На рисунке 3.12 приведена принципиальная схема усилителя. Рассчитаемноминалы элементов обозначенных на схеме. Расчёт производится всоответствии с методикой описанной в [1] Рисунок 3.12 Рассчитаем сопротивление и ёмкость фильтра по формулам: [pic], (3.5.1) где [pic]– напряжение питания усилителя равное напряжению питаниявыходного каскада; [pic] – напряжение питания входного каскада; [pic] – соответственно коллекторный, базовый токи и ток делителявходного каскада; [pic], (3.5.2) где [pic]– нижняя граничная частота усилителя. [pic]Ом; [pic]пФ. [pic], (3.5.3) [pic]пФ. [pic], (3.5.4) [pic]нФ. Для расчета емкостей обратной связи Сoc1 и Coc2 воспользуемся следующимсоотношением: [pic], (3.5.5) [pic]пФ. [pic], (3.5.6) [pic]пФ. Для расчета емкостей обратной связи Сoc1 и Coc2 воспользуемся следующимсоотношением: [pic], (3.5.7) [pic]пФ. Дроссель в коллекторной цепи выходного каскада ставится для того, чтобывыход транзистора по переменному току не был заземлен. Его величинавыбирается исходя из условия: [pic]. (3.5.8) [pic]мкГн. [pic]мкГн. Так как ёмкости, стоящие в эмиттерных цепях, а также разделительныеёмкости вносят искажения в области нижних частот, то их расчёт следуетпроизводить, руководствуясь допустимым коэффициентом частотных искажений. Вданной работе этот коэффициент составляет 3дБ. Всего ёмкостей три, поэтомуможно распределить на каждую из них по 1дБ. Величину разделительного конденсатора найдём по формуле: [pic], (3.5.9) где [pic]– допустимые частотные искажения. R1– сопротивление предыдущего каскада. R2– сопротивление нагрузки. [pic]пФ. [pic]пФ. [pic]пФ. 4. Заключение Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики: 1. Рабочая полоса частот: 10-100 МГц 2. Линейные искажения в области нижних частот не более 3 дБ в области верхних частот не более 3 дБ 3. Коэффициент усиления 30дБ с подъёмом области верхних частот 6 дБ 4. Амплитуда выходного напряжения Uвых=5 В 5. Питание однополярное, Eп=9 В 6. Диапазон рабочих температур: от +10 до +60 градусов Цельсия Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=1000 Ом Литература 1. Красько А.С., Проектирование усилительных устройств, методические указания – Томск : ТУСУР, 2000 – 29 с. 2. Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах – http://referat.ru/download/ref- 2764.zip 3. Болтовский Ю.Г., Расчёт цепей термостабилизации электрического режима транзисторов, методические указания – Томск : ТУСУР, 1981 4. Титов А.А., Григорьев Д.А., Расчёт элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на полевых транзисторах, учебно-методическое пособие – Томск : ТУСУР, 2000 – 27 с. 5 Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред. Горюнов Н.Н. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985-903с. Приложение А Принципиальная схема представлена на стр. 32. Перечень элементов приведен на стр. 33,34.| || || | | | | | || | | | | |РТФ КП 468740.001 ПЗ || | | | | | || | | | | | |Лит |Масса |Масштаб ||Из|Лис|Nдокум. |Подп.|Дата|УСИЛИТЕЛЬ | | | | | ||м |т | | | | | | | | | ||Выполн|Задорин | | |Модулятора Лазерного | | | | | ||ил | | | | | | | | | ||Провер|Титов | | |ИЗЛУЧЕНИЯ | | | | | ||ил | | | | | | | | | || | | | | |Лист |Листов || | | | | |ТУСУР РТФ || | | | |Принципиальная |Кафедра РЗИ || | | | |Схема |гр. 148-3 ||Поз. | | | ||Обозна- |Наименование |Кол.|Примечание ||Чение | | | || | | | || |Транзисторы | | || | | | ||VT1 |КТ371А |1 | ||VT2 |КТ610а |1 | ||VT3 |КТ361А |1 | || | | | || |Конденсаторы | | || | | | ||С1 |КД-2-0.33нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С2 |КД-2-620пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С3 |КД-2-1.8нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С4 |КД-2-120пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С5 |КД-2-150пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С6 |КД-2-130пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С7 |КД-2-1.2нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С8 |КД-2-24нФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | ||С9 |КД-2-240пФ (5( ОЖО.460.203 ТУ |1 | || | | | || | | | || |Катушки индуктивности | | || | | | ||L1 |Индуктивность 7.9мкГн (5( |1 | ||L2 |Индуктивность 6.8мкГн (5( |1 | || | | | || | | | || | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | || | | | | | || | | | | |РТФ КП 468740.001 ПЗ || | | | | | || | | | | | |Лит |Масса |Масштаб ||Из|Лист|Nдокум. |Подп|Дата|УСИЛИТЕЛЬ | | | | | ||м | | |. | | | | | | | ||Выполни|Задорин | | |МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО |М| | | | ||л | | | | |О| | | | || | | | | |Д| | | | || | | | | |У| | | | || | | | | |Л| | | | || | | | | |Я| | | | || | | | | |Т| | | | || | | | | |О| | | | || | | | | |Р| | | | || | | | | |А| | | | || | | | | |Л| | | | || | | | | |А| | | | || | | | | |З| | | | || | | | | |Е| | | | || | | | | |Р| | | | || | | | | |Н| | | | || | | | | |О| | | | || | | | | |Г| | | | || | | | | |О| | | | ||Провер.|Титов | | |ИЗЛУЧЕНИЯ |И| | | | || | | | | |З| | | | || | | | | |Л| | | | || | | | | |У| | | | || | | | | |Ч| | | | || | | | | |Е| | | | || | | | | |Н| | | | || | | | | |И| | | | || | | | | |Я| | | | || | | | | |Лист |Листов || | | | | |ТУСУР РТФ || | | | |Перечень элементов |Кафедра РЗИ || | | | | |гр. 148-3 ||Поз. | | | ||Обозна- |Наименование |Кол.|Примечание ||Чение | | | || | | | || |Резисторы | | || | | | ||R1 |МЛТ – 0.125 – 2.4 кОм |1 | || |(10(ГОСТ7113-77 | | ||R2 |МЛТ – 0.125 – 1.3 кОм |1 | || |(10(ГОСТ7113-77 | | ||R3 |МЛТ – 0.125 – 1.3 кОм |1 | || |(10(ГОСТ7113-77 | | ||R4 |МЛТ – 0.125 – 10 Ом (10(ГОСТ7113-77 |1 | ||R5 |МЛТ – 0.125 – 270 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | ||R6 |МЛТ – 0.125 – 82 Ом (10(ГОСТ7113-77 |1 | ||R7 |МЛТ – 0.125 – 12 кОм (10(ГОСТ7113-77|1 | ||R8 |МЛТ – 0.125 – 2.2 кОм |1 | || |(10(ГОСТ7113-77 | | ||R9 |МЛТ – 0.125 – 2.4 кОм |1 | || |(10(ГОСТ7113-77 | | ||R10 |МЛТ – 0.125 – 130 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | ||R11 |МЛТ – 0.125 – 6.8 Ом (10(ГОСТ7113-77|1 | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | || | | | | | || | | | | |РТФ КП 468740.001 ПЗ || | | | | | || | | | | | |Лит |Масса |Масштаб ||Из|Лист|Nдокум. |Подп|Дата|УСИЛИТЕЛЬ | | | | | ||м | | |. | | | | | | | ||Выполни|Задорин | | |МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО | | | | | ||л | | | | | | | | | ||Провер.|Титов | | |ИЗЛУЧЕНИЯ | | | | | || | | | | |Лист |Листов || | | | | |ТУСУР РТФ || | | | |Перечень элементов |Кафедра РЗИ || | | | | |гр. 148-3 |-----------------------Rг[pic][pic] Выходной каскад Ку=14дБEc[pic]0.334[pic]R~Rп[pic]12[pic] Входной каскад Ку=8дБЕпZн0.147[pic][pic][pic]при [pic] В[pic]Uk [B]нRрC2VTосVT1C5С2R1RС4КорпусR4[pic]Выход[pic]Вход[pic]+9 В[pic][pic][pic]L1R5C3C6R8C7VТ3L2C8CC9R2C1VT2R10R7R6R11R3R9ннрC2VT7осCнLKосRIk [A]CCRKосRIk [A]70.149155.7RпR~0.156Uk [B]120.284ЕП[pic][pic]

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconСхемотехника аналоговых электронных устройств
Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие. ѓ{ Томск: Томский государственный университет систем управления и...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconСхемотехника аналоговых электронных устройств
Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие. ѓ{ Томск: Томский государственный университет систем управления и...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аэу»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconРеферат Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин»
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин» содержит: 55 страниц, 12 таблиц, 11 рисунка, 6 источников

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по курсу: «Цифровая схемотехника»...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по курсу: «Электронные...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «разработка сапр»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электронные промышленные устройства»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Объектно-ориентированное...
Содержание пояснительной записки к курсовому проекту по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<