Широкополосный усилитель
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
льзуем биполярные транзисторы (указаны а задании на проектирование, обладают более высокими усилительными способностями и т.д.).
Число каскадов промежуточного усиления исходя из полученного общего коэффициента усиления:
.
Для обеспечения требуемого коэффициента усиления необходимо использовать три промежуточных каскадов.
Структурная схема ШУ включает: источник сигнала, обладающий внутренним сопротивлением Rc; входной и выходной каскады; три промежуточных каскада рис.1.
Рис. 1 - Структурная схема ШУ
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАСКАДОВ
.1 Расчет выходного каскада
Выходной каскад является усилителем мощности и потребляет основную часть энергии источника питания. Схема представляет собой соединение двух эмиттерных повторителей (рис.2.), работающих на общую нагрузку. Положение рабочей точки обеспечивается делителем R1VDR2. Сопротивление диода создает необходимое напряжение по постоянному току между базами транзисторов, а также выполняет функции элемента схемы термокомпенсации. При построении таких каскадов используют два транзистора с близкими по величине параметрами. Расчет удобно производить графо-аналитическим методом для одного плеча усиления.
Рис. 2 - Схема выходного каскада
Транзисторы выбираются по допустимой мощности рассеяния на коллекторе и максимальной амплитуде коллекторного тока :
Вт. А.
Из транзисторов, удовлетворяющих условию, необходимо выбрать комплементарную пару с близкими по значению параметрами и идентичными характеристиками.
Выбираем транзисторы КТ972Б и КТ973Б, причем первый проводимости n-p-n, а второй p-n-p.
По выходной характеристике строим нагрузочную прямую, и определяем по ней значения тока коллектора, напряжения коллектор-эмиттер и выходной мощности:
А; В;
Вт.
Находим значение тока и напряжения ИРТ:
А; В;
По этим значениям можно определить мощность, выделяемую в транзисторе в режиме покоя.
Вт.
По входной характеристике определяем значения тока базы и напряжения база-эмиттер:
мА; В;
По этим значениям определяем входные мощность и сопротивление транзистора:
Ом;
мВт.
Рис. 3 - Входные и выходные характеристики транзистора выходного каскада
Вычислим коэффициенты усиления по напряжению и по току:
;
Источник питания:
В.
Мощность, затрачиваемая источником питания:
Вт.
КПД выходного каскада:
Находим значения сопротивлений делителя напряжения, обеспечивающего выбор на вольтамперной характеристике рабочей точки и режима работы:
Ом.
Для схемы выбран диод 2А511А.
2.2 Расчет промежуточных каскадов
Промежуточные каскады выполним одинаковыми, поэтому потребуется расчет лишь одного из трех промежуточных каскадов. Ввиду того, что в этом каскаде ожидается основное усиление, то схему включения усилительного элемента выберем с общим эмиттером.
Рис. 4 - Схема промежуточного каскада
Транзистор выбираем также как и в предыдущем каскаде. Нагрузкой для этого каскада является выходной каскад, поэтому сопротивление нагрузки в данном случае будет равно 5 кОм.
мВт; мА.
Выбираем транзистор КТ601А (n-p-n). Расчет транзистора промежуточного каскада аналогичен расчету транзистора выходного каскада.
По выходной характеристике строим нагрузочную прямую, и определяем по ней значения тока коллектора, напряжения коллектор-эмиттер и выходной мощности:
мА; В; мВт.
Находим значение тока и напряжения ИРТ:
мА; В;
По этим значениям можно определить мощность, выделяемую в транзисторе в режиме покоя.
мВт.
По входной характеристике определяем значения тока базы и напряжения база-эмиттер:
мкА; В;
По этим значениям определяем входные мощность и сопротивление транзистора:
Ом;
мкВт.
Рис. 5 - Входные и выходные характеристики транзистора промежуточного каскада
Вычислим коэффициенты усиления по напряжению и по току:
;
Источник питания:
В.
Мощность, затрачиваемая источником питания:
Вт.
КПД промежуточного каскада:
Находим значения сопротивлений делителя напряжения, обеспечивающего выбор на вольтамперной характеристике рабочей точки и режима работы:
Ом.
Рассчитываем резистор в цепи термостабилизации:
Ом.
Найдем емкость конденсатора в цепи термостабилизации:
мФ.
2.3 Расчет входного каскада
Данный каскад будем строить по схеме с общим коллектором, т.к. она обладает наилучшими согласующими функциями.
Рис. 6 - Схема входного каскада
Схема выбора транзистора аналогична схеме в предыдущем каскаде. Сопротивление нагрузки в данном случае равно 500 Ом.
мВт; мА.
Этим требованиям соответствует транзистор КТ602А (n-p-n). Рассчитываем транзистор:
определяем значения тока коллектора, напряжения коллектор-эмиттер и выходной мощности:
мА; В; Вт.
Находим значение тока и напряжения ИРТ:
мА; В;
По этим значениям можно определить мощность, выделяемую в транзисторе в режиме покоя.
Вт.
По входной характеристике определяем значения тока базы и напряжения база-эмиттер:
мА; В;
По этим значениям определяем входные мощность и сопротивление транзистора:
Ом;
мВт.
Рис. 7 - Входные и выходные характеристики транзистора входного каскада
Вычислим коэф