Усилитель с обратной связью (стр. 1 из 2)
Министерство образования Российской Федерации
Рязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра САПР ВС
УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Электроника и электротехника»
Рязань 2002
Содержание
Введение
1. Расчетная часть
1.1 Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов
1.2 Расчет статического режима
1.2.1 Выбор рабочей точки
1.2.2 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера
1.2.3 Расчет элементов фиксации рабочей точки
1.2.4 Расчет элементов повторителя
1.2.5 Расчет предыдущего каскада
1.2.6 Выбор рабочей точки
1.2.7 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера
1.2.8 Расчет элементов фиксации рабочей точки
1.2.9 Расчет элементов повторителя
1.3 Расчет емкостных элементов
1.4 Расчет элементов обратной связи
1.5 Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот
1.6 Построение характеристики Moc(w)
2. Моделирование
2.1 Основные параметры, выставляемые в библиотеке
2.1.1 Параметры транзисторов
2.1.2 Параметры генератора синусоидального напряжения
2.2 Основные параметры, выставляемые в лимитах
2.3 Корректировка значений элементов схемы
2.4 Результаты моделирования
2.4.1 Переходная характеристика входного каскада
2.4.2 Переходная характеристика выходного каскада
2.4.3 Переходная характеристика усилителя без ООС
2.4.4 Переходная характеристика усилителя в целом
2.4.5 Частотные характеристики усилителя
2.4.6 Схема усилителя
Заключение
Приложение
Библиографический список
Введение
Усилителями называются электронные устройства, предназначенные для усиления сигнала по мощности.
Основными параметрами усилителя являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление усилителя и частотные характеристики: АЧХ и ФЧХ.
В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта Microcap3. При моделировании усилителя производится корректировка его параметров.
1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов
Найдем коэффициент усиления усилителя по напряжению:
Предположим, что усилитель состоит из одного каскада, тогда из уравнения
можно найти Кb, решая его как квадратное, причем нас интересует только отрицательный вещественный корень уравнения: Кb=-0.0681.
Тогда К=Кос(1—Кb)=22×1.0681=23.5>10, следовательно, усилитель нельзя построить на одном каскаде.
Усилитель на двух каскадах описывается формулой:
Отсюда Кb=-0.506. K=22(1 — Кb)=22×1.506=33.123<100
Следовательно, усилитель можно построить на двух каскадах.
1.2 Расчет статического режима
1.2.1. Выбор рабочей точки
Рабочую точку выбираем по формулам:
мА.UкА=Umн+Umin=
ВPкА=UкА×IкА=100 мВт
Выбираем транзистор с параметрами: Iкmax=22 мА, Uкmax=18 В, Pmax=400 мВт.
Таким транзистором может быть КТ339А.
Этой рабочей точке соответствует ток базы 275 мкА, и напряжение Uэб=0.68 В
1.2.2 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера
Выбираем напряжения питания: 36 В.
Ом Rэ=0.1Rк=245 Ом1.2.3 Расчет элементов фиксации рабочей точки
N=
= Iко 
=0.003×IкаN= 
R2=Rэ×(N—1)=245×1.4=343 Ом.
1.2.4 Расчет элементов повторителя
Ом.1.2.5 Расчет предыдущего каскада
Входное сопротивление оконечного каскада рассчитывается по формуле:
Rвх=R1||R2||h11э, где h11э — входное сопротивление транзистора, вычисляемое по входной характеристике в окрестности рабочей точки, и равно 500 Ом.
Rвх=1/(1/3218+1/343+1/500)=190 Ом.
Назначим коэффициент усиления оконечного каскада Квых=5, тогда Квх=4.5.
Тогда Uвхm=Uвыхm/Квых=5.6
/5=1.58 
1.6, Iвхm=Uвхm/Rвх=8.3 мА.Рассчитываем входной каскад аналогично оконечному, с параметрами Uвых=1.6 В, Iвых=8.3 мА.
1.2.6 Выбор рабочей точки
мА.Uка=Umн+Umin
ВPка=Uка×Iка=40 мВт
Выбираем транзистор с параметрами: Iк.max=20 мА, Uк.max=8 В, Pmax=160 мВт.
Таким транзистором может быть КТ315Б.
Этой рабочей точке соответствует ток базы IбА=130 мкА, и напряжение UбэА=0.5 В
1.2.7 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера
Ом Rэ=0.1Rк=310 Ом1.2.8 Расчет элементов фиксации рабочей точки
N=
= Iко =0.0033×Iка N= 
R2=Rэ×(N—1)=310×1.4=434 Ом.
Входное сопротивление входного каскада: Rвх=R1||R2||h11э, где h11э — входное сопротивление транзистора, вычисляемое по входной характеристике в окрестности рабочей точки, и равно 600 Ом.
Rвх=3846||434||600=1/(1/3846+1/434+1/600)=236 Ом.
1.2.9 Расчет элементов повторителя
Ом.1.3 Расчет емкостных элементов
Расчет разделительных емкостей рассчитывается по формуле:
,где Rг — выходное сопротивление предыдущего каскада (или внутреннее сопротивление генератора), Rн — входное сопротивление следующего каскада (или сопротивление нагрузки), а wн =2pfн.
Пренебрегая выходным сопротивлением повторителей, получаем:
С1=
4 мкФ. С2= 
6 мкФ. С3= 
1.5 мкФ.Емкости в цепи эмиттера рассчитывается по формуле:
Сэ=
,где h11э и h21э — соответственно входное сопротивление транзистора и b, рассчитываемые по входной и выходной ВАХ в окрестности рабочей точки. Для КТ339А h11э=500 Ом, h21э=50, а для КТ315Б h11э=600 Ом, h21э=80.
Сэвых=
340 мкФ Сэвых= 
450 мкФ1.4 Расчет элементов обратной связи
Для усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению выполняется соотношение:
,где
составляет 5—10 Ом и отделяется от Rэ1.b вычислим по известным K и Kb, рассчитанным в 2.1: b=Kb/K=-0.506/33.1=-0.0153
Назначим
=10 Ом. Тогда Rос= / b — =10/0.0153—10»640 Ом.1.5 Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот
В области средних частот реально развиваемый коэффициент усиления одного каскада определяется формулой:
гдеRг — выходное сопротивление предыдущего каскада или внутреннее сопротивление генератора,
R1 и R2 — сопротивления делителя,
Rн — сопротивление нагрузки или входное сопротивление последующего каскада, если каскад не имеет повторителя, или входное сопротивление повторителя, равное (1+b)×(R||Rн)
Пренебрегая выходным сопротивлением повторителя, получаем:
=220