Проектирование широкополосного усилительного устройства
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Проектирование широкополосного усилительного устройства
Введение
усилитель каскад буферный регулировка
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.
1. Структурная схема усилителя
Так как на одном каскаде трудно реализовать усиление 57 дБ, то для того чтобы обеспечить такой коэффициент усиления, используем сложение двух каскадов.
Структурная схема усилителя, представлена на рисунке
Rг
Входной каскад - Каскад ОЭ (предварительный усилитель).
Буферный каскад - Каскад ОК (для избежания влияния входного каскада на предоконечный).
Предоконечный каскад - Каскад ОЭ (усилительный каскад).
Оконечный каскад - Каскад ОК (для согласования предоконечного каскада с нагрузкой).
. Выбор транзистора
Транзистор для широкополосного усилителя в нашем случае выбираем, исходя из следующих условий:
граничная частота
допустимое напряжение коллектор-эмиттер
Нашим требованиям для предоконечного, оконечного и буферного каскадов удовлетворяет транзистор производителяNation ONE модель.
Справочные данные транзистора Q2N5180
НаименованиеОбозначениеЗначенияРежим измеренияminmaxUК, ВIЭ, мАIК, мАf, МГцМодуль коэффициента передачи тока на высокой частоте|h21э|8510100Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭh21э603001010100Емкость эмиттерного перехода, пФСэ2.510Емкость коллекторного перехода, пФСк510
Постоянное напряжение коллектор - эмиттер
при RБ?3 кОм……………………………………………….…..10В
Постоянное напряжение
эмиттер - база………………………………………….……4В
Постоянный ток коллектора………………………………………30 мА
Постоянный рассеиваемая мощность
коллектора………………………………………………….…..150 мВт
. Выбор рабочей точки и расчет параметров транзистора
Рабочей точкой называются ток и напряжение на активном элементе при отсутствие входного воздействия.
Выберем рабочую точку исходя из построения нагрузочной прямой:
- Ток коллектора в рабочей точке:
Напряжение питания:
Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке:
находим по входным и выходным характеристикам транзистора.
Рассчитаем параметры транзистора в рабочей точке:
- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.
Крутизна транзистора:
Собственная постоянная времени транзистора:
4. Расчет оконечного каскада
ЗададимRэ=470 Ом
Тогда эквивалентное сопротивление выходной цепи оконечного каскада:
Коэффициент усиления каскада по напряжению:
Входное сопротивление каскада:
Входная емкость:
Постоянная времени выходной цепи в области верхних частот
Постоянная времени входной цепи
Верхняя граничная частота коэффициента усиления:
. Расчет предоконечного усилительного каскада
Т.к. для данного транзистора Рдоп=225 мВт
Из ряда номиналов Е24 выбираем Rk=1,2 кОм;
Расчет делителя напряжения.
Для получения фиксированного напряжения смещения на базе транзистора применяется резистивный делитель напряжения.
Ток делителя:
Из ряда номиналов E24 выбираем:
Входное сопротивление каскада.
- входная динамическая емкость транзистора
. Расчет буферного каскада
Зададим Rэ=1000 Ом
Тогда эквивалентное сопротивление выходной цепи оконечного каскада:
Коэффициент усиления каскада по напряжению:
Входное сопротивление каскада:
Входная емкость:
Постоянная времени выходной цепи в области верхних частот
Верхняя граничная частота коэффициента усиления:
7. Расчет входного усилительного каскада
Т.к. для данного транзистора Рдоп=225 мВт
Из ряда номиналов Е24 выбираем Rk=1,2 кОм;
- входная динамическая емкость транзистора
Коэффициент усиления входной цепи:
Тогда общий коэффициент усиления усилительного устройства равен:
Верхняя частота коэффициента усиления:
8. Расчет регулировки усиления