Расчет схемы широкополосного усилителя

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра ПЭл

Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу:

«Электронные цепи и микросхемотехника».

Расчет широкополосного усилителя

Выполнил: Абабков А.В. гр.523

Проверил: Борисовский А.П..

Рязань 2008 г.

Оглавление:

Введение 3

1. Задание 4

2. Принципиальная схема широкополосного усилителя 5

3. Описание схемы широкополосного усилителя 6

4. Расчет

4.1. Расчет входного каскада 7

4.2. Расчет промежуточного каскада 10

4.3. Расчет выходного каскада 13

5. Расчет эмиттерных емкостей 16

6. Расчет фильтра 16

7. Расчетразделительных емкостей 17

8.Оценка нелинейных искажений 17

9.Моделирование работы схемы усилителя в Micro-Cap 8 19

Заключение 21

Библиографический список литературы 22

Спецификация 23

Введение

Широкополосные усилители широко применяются в аппаратуре радиосвязи и измерительной технике. Как правило широкополосные усилители состоят из нескольких каскадов так как в большинстве случаев одиночные каскады не обеспечивают необходимое усиление и заданные параметры усилителей. Поэтому усилители, которые применяют в технике, как правило, многокаскадные. При анализе и расчете многокаскадного усилителя необходимо определить общий коэффициент усиления усилителя, распределить его по каскадам, определить требование к источникам сигналов, решить вопросы введения обратных связей и т.д. В большинстве случаев типовой широкополосный усилитель, состоит из трех каскадов: входного, промежуточного, выходного или оконечного. Входной каскад осуществляет согласование источника сигнала с усилителем, промежуточный выполняет основное усиление сигнала, выходной передает сигнал в нагрузку, как правило, низкоомную, осуществляя, в основном усиление по току.

1. Задание

Широкополосный усилитель

R_Г =200 Ом;

K_УС =60;

R_н =75 Ом;

f_н =100 Гц;

f_в =10 МГц;

М_н =3;

М_в =3;

U_вых =3 В;

K_г =3 %;

3. Описание схемы широкополосного усилителя

Схема широкополосного усилителя состоит из следующих элементов:

- входного каскада;

- фильтра высокой частоты;

- промежуточного каскада;

- выходного каскада;

Входной каскад необходим для согласования генератора обладающего внутренним сопротивлением с промежуточным каскадом. Во входной каскад введена местная ООС по переменному току, изменением коэффициента которой достигается заданный коэффициент усиления всего усилителя. Сигнал с выхода промежуточного каскада поступает на фильтр верхних частот, который определяет заданную верхнюю граничную частоту усилителя, нижняя же граничная частота определяется величинами разделительных емкостей.

После фильтра сигнал поступает на промежуточный каскад усилителя, который из всех трех каскадов обладает наибольшим усилением. Далее усиленный сигнал через выходной каскад передается в нагрузку. Выходной каскад имеет ООС по току, что позволяет существенно уменьшить нелинейные искажения.

4.1 Расчет выходного каскада

1. Определение напряжения питания E_п :

Здесь U_вых – максимальное выходное напряжение, U_КЭнас ≈1 В – падение напряжение на транзисторе в состоянии насыщения, U_зап ≈9 В – запас по напряжению; Исходя из данных задания U_вых = 3 В, получаем E_п =15 В.

2. Выбор транзистора выходного каскада.

Для выходного каскада транзистор выбирают по следующим параметрам: верхней граничной частоте f_b , максимальной величине тока коллектора Iк, наибольшему допустимому напряжению коллектора U_{КЭ доп} , максимальной рассеиваемой транзистором мощности.

Граничная частота передачи тока базы f_b должна более чем в 5 раз превышать заданную верхнюю частоту усилителя f_в :

f _b 5 f_в

Исходя из данных задания f_в =10 МГц следовательно f_b ≥50 МГц.

Максимальный ток коллектора выбирается из условия:

Подставляя данные получаемI_Kmax ≥ 240 мА. Выберем I_Kmax =240 мА, тогда ток I_К0 выберем равным половине I_Kmax : I_K0 = 0.5 I_Kmax = 120 мА.

Напряжение питания усилителя Е_п должно быть меньше 0.8 U_{КЭ доп} .

Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину I_K0 U_КЭ0 =0,9 Вт, где U_КЭ0 – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой: = 7,5 В.

Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ624В. Его параметры:

f_b = 450 МГц

I_{К доп} = 1,3 А > 0,24 А

U_{КЭ доп} = 30 В. Е_п = 15 В < 0.8U_{КЭ доп} = 24 В.

P _доп = 1,5 Вт > I_K0 U