регистрация /  вход

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.

А =Umн +Umin=

В

А =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 Ом

1.2.3 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

В

Pка=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 Ом

1.2.8 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 мкФ

1.4 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:

где

Rг — 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