КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
"ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА"
Екатеринбург 2008
Введение
Широкополосные усилители предназначены для усиления электрических сигналов, спектры которых простираются от нуля или нескольких герц до многих мегагерц. Они используются в современной импульсной радиосвязи, многоканальной электрической связи, телевидения, измерительной технике и т.д.
Широкополосные усилители применяются как для усиления гармонических сигналов с широкой полосой частот, так и для усиления импульсных сигналов с крутым фронтом и диапазоном длительностей импульсов.
Однако методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов различны. Расчет широкополосных усилителей гармонических сигналов производится на основе спектральных, а импульсных усилителей на основе временных представлений.
Доработка ТЗ
Согласно ТЗ рассчитываем коэффициент усиления:
Регулировка СП-40 дБ.
Выбор структурной схемы
Рис. 1. Структурная схема широкополосного усилительного устройства
· Фазовращательный каскад представляет собой усилительный каскад в схеме включения с общим эмиттером и с общим коллектором c единичным коэффициентом усиления.
· Усилитель напряжения представляет собой усилительный каскад в схеме включения с общим эмиттером, он обеспечивает основное усиление входного сигнала по напряжению.
· Выходное устройство представляет собой два параллельно включенных усилительных каскада в схеме включения с общим коллектором (эмиттерный повторитель), на входе одного из каскадов стоит инвертор. Повторитель служит для небольшого усиления сигнала по току с выхода усилителя напряжения, а также для согласования усилителя с нагрузкой.
Расчет элементов схемы производился с помощью математического пакета Mathcad 2000 Professional.
В нашем случае, при выходном напряжении Uвых эфф
=8 В и сопротивлении нагрузки Rн
= 106
Ом мощность рассеяния транзистора VT должна быть больше

. Для данной схемы выбираем транзистор КТ325А (используется для усиления сигналов высокой частоты, F
т
=800 МГц, Р
доп
=225 мВт).
Электрические параметры КТ325А:
1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ:
2.

;
3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:

;
4. Ёмкость коллекторного перехода при Uкб=5 В, не более:

;
Предельные эксплуатационные данные:
1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер:

;
2. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора:

мВт;
3. Температура p-n перехода:

.
4. Максимальная температура окружающей среды:

.
Рис. 2. Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)
широкополосный усилитель импульсный гармонический

– входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока (холостой ход входной цепи);

– коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока.
Вычисление параметров схемы Джиаколетто:
•

=

– барьерная емкость коллекторного перехода;
•

=

– выходное сопротивление транзистора;
•

=

– сопротивление коллекторного перехода;
•

– сопротивление эмиттерного перехода эмиттерному току;
•

=

– сопротивление эмиттерного перехода базовому току;
•

=

– распределенное сопротивление базы;
tОС
– постоянная времени обратной связи транзистора;
ориентировочное значение rБ
можно определить по формуле:
rБ
@ Н12Б
/ Н22Б
;
•

=

– диффузионная емкость эмиттерного перехода;
•

=

– собственная постоянная времени транзистора;
•


– крутизна транзистора;
Фазовращательный каскад представляет собой усилительный каскад с схеме включения как с общим коллектором так и с общим эмиттером, он обеспечивает расщепление фазы с единичным коэффициентом усиления.
Фазовращательный каскад представляет собой два каскада в схеме включения с общим эмиттером и в схеме включения с общим коллектором:
Смысл данной схемы заключается что на выходе мы получаем два одинаковых сигнала, которые по фазе различаются на 180є.
Рис. 3. Схема расщепления фазы с единичным коэффициентом усиления
Для схемы включения с общим эмиттером коэффициент усиления равен:

, R
0
= R
i
||R
к
||R
н=
Для схемы включения с общим коллектором коэффициент усиления равен:

,
Найдем значение R0
: →
Подберем значения


возьмем их равными
Произведем расчет граничных частот усилительного каскада, а также определим номиналы сопротивлений и емкостей, входящих в каскад:
• Граничная частота усилительного каскада в области нижних частот:

, используем номинал 4,7 нФ
• Граничная частота входной цепи каскада в области нижних частот:

, используем номинал 8.2 мкФ
Граничная частота выходной цепи усилительного каскада в области верхних частот: