РефератыКоммуникации и связьРаРасчет многокаскадного усилителя

Расчет многокаскадного усилителя

Курсовая работа


по усилительным устройствам.


ВАРИАНТ № 7


Выполнил
:
ст.гр.04 - 414 Уткин С.Ю.


Проверил
:
Харламов А.Н.


ЭТАП №1


Исходные данные для расчета .


Еп=10 В;Rи=150 Ом; Rк=470 Ом; Rн=510; Сн=15 пФ ;Tмин=-30град; Тmax=50град;


Требуемая нижняя частота : Fн=50 кГц.


Используемый тип транзистора: КТ325В (Si ; N-P-N ; ОЭ)


Нестабильность коллекторного тока -


Параметры транзистора
:


Граничная частота - Fгр = 800Мгц.


Uкбо(проб)=15В.


Uэбо(проб)=4В.


Iк(мах)=60мА.


Обратный ток коллектора при Uкб=15В : Iкбо<0.5мкА (при Т=298К).


Статический коэффициент усиления тока базыв схеме с ОЭ:h21=70…210.


Емкость коллекторного перехода: Ск<2.5пФ.(при Uкб=5В)


rкэ(нас.)=40 Ом.


Постоянная времени цепи обратной связи: tк<125 нс.


Для планарного транзистора - технологический параметр = 6.3


Предварительный расчет.


Исходя из значений Еп и Rк , ориентировачно выберем рабочую точку с параметрами Uкэ=4В и Iкэ=1мА.


Типичное значение , для кремниевых транзисторов:Uбэ=0.65В.


Uкб=Uкэ-Uбэ = 3.35В


=2.857 пФ.


=275Ом - Объемное сопротивление базы.


Iб = Iкэ/h21 = 8.264e-6 - ток базы. Iэ = Iкэ - Iб = 9.9e-4 - ток эмиттера.


rэ = 26е-3/Iэ = 26.217 - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.


Параметр n = rэ/rб + 1/h21 = 0.103 (Нормированное относительно Fгр значение граничной частоты)


Для дальнейших расчетов по заданным искажениям в области нижних частот зададимся коэффициэнтами частотных искажений .


Пускай доля частотных искажений , вносимых на нижней частоте разделительным конденсатором Ср , окажеться в к=100 раз меньше чем конденсатором Сэ , тогда коэффициенты частотных искажений


равны: Мнр = 0.99 , а Мнэ = 0.71( Определяются по графику)


= 2.281е-8 Ф;- емкость разделительного конденсатора.


Оптимальное напряжение на эмиттере выбирается из условия :Uэ = Еп/3, это позволяет определить величину Rэ.


Rэ = =3.361е3 Ом;


=3.361В - Напряжение на эмиттере.


Rф=(Еп - Uкэ)/Iкэ - Rк - Rэ = 2.169е3 Ом;- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.


Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.


= 4.062е-9 Ф;- скорректированное значение разделительного конденсатора.


= 9.551е-10 Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.


= 7.889е-8 Ф;- Емкость эмиттера.


Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.



= 1.487е-6 А; - неуправляемый ток перехода коллектор-база.


=0.2 В; -сдвиг входных характеристик .


=3.813е-5 А. -ток делителя.


= 1.052e5 Ом


=1.291e5Ом


Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.


Rф=2.2е3Ом; Rэ=3.3е3Ом; Rб1=1е5Ом ; Rб2=1.3е5 Ом; Cр= 4е-9 Ф; Cф= 1е-9 Ф; Cэ=7е-8Ф;


Оценка результатов в программе «
MICROCAB»


1. Оценка по постоянному току.



2.1А.Ч.Х. - каскада.



2.2 А.Ч.Х. - по уровню 07.



Реализуемые схемой - верхняя частота - Fв = 2.3Мгц и коэффициент усиления К = 22Дб = 12.6


ЭТАП №2


Задание: Обеспечить за счет выбора элементов либо модернизации схемы


увеличение К в два раза(при этом Fв - не должно уменьшаться) и проверить правильность расчетов на Э.В.М.


РАСЧЕТ.


Требования к полосе частот и коэффициенту усиления:


К = 44Дб = 158 Fн =50 Кгц Fв =2.3Мгц


Uкб=Uкэ-Uбэ = 4.35В


=2.619 пФ.


=300Ом - Объемное сопротивление базы.


Оценка площади усиления и количества каскадов


в усилителе.


=8.954 е7 Гц - Максимальная площадь усиления дифференциального каскада.


Ориентировачное количество каскадов определим по номограммам ,


так как =39 , то усилитель можно построить на двух некорректированных каскадах.


Требуемая верхняя граничная частота для случая , когда N = 2 ( с учетом , что фn = =0.64)


Fв(треб)=Fв/фn = 3.574е6 Гц


Требуемый коэффициент усиления одного каскада К(треб)== 12.57


Требуемая нижняя граничная частота Fн(треб)=FнХфn =3.218e4


Реализуемая в этом случае площадь усиления =4.5е7 Гц


Расчет первого (оконечного) каскада.


Определим параметр = 1.989


Оптимальное значение параметра =0.055


Этому значению параме

тра соответствует ток эмиттера равный:


Iэ = =2мА


Соответственно Iкэ = = 2мА и Iб = = 1.5е-5 А .


rэ = = 14.341 Ом - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.


= 1.388е-11Ф; - емкость эмиттерного перехода.


= 1.75е3 Ом


= 3.562е-9 сек - постоянная времени транзистора.


= 0.008 - относительная частота.


Высокочастотные
Y
- параметры оконечного каскада.


= 0.061 См- Проводимость прямой передачи ( крутизна транзистора).


= 3е-14 Ф- Входная емкость транзистора .


= 5.02 е-11 Ф -Выходная емкость транзистора.


= 5.456 е-6 См - Проводимость обратной передачи.


= 5.027 е-4 См - Входная проводимость транзистора.


= 4.5е-11 Ф - Входная емкость транзистора.


Реализуемая в этом случае площадь усиления :


= 1.165е8 Гц


Заданный коэффициент усиления обеспечивается при сопротивлении коллектора:


= 347.43 Ом


Расчет элементов по заданным искажениям в области нижних частот.


= 3.294е-8 Ф;- емкость разделительного конденсатора.


Rэ = =1.68е3 Ом;


=3.077В - Напряжение на эмиттере.


Rф=(Еп - Uкэ)/Iкэ - Rк - Rэ = 704.5 Ом;- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.


Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.


= 1.088е-8 Ф;- скорректированное значение разделительного конденсатора.


= 7.87е--9 Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.


= 2.181е-7 Ф;- Емкость эмиттера.


Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.


=4.351е-5 А. -ток делителя.


= 8.566е4Ом


=1.07е5 Ом


Расчет второго (предоконечного) каскада.


Реализуемая площадь усиления и параметр для предоконечного каскада.


=9е7 Гц =0.04


Этому значению параметра соответствует ток эмиттера равный:


Iэ = =3мА


Соответственно Iкэ = = 3мА и Iб = = 2.2е-5 А .


rэ = = 9.8 Ом - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.


= 2.03е-11Ф; - емкость эмиттерного перехода.


= 1.196е3 Ом


= 4.878е-9 сек - постоянная времени транзистора.


Высокочастотные
Y
- параметры предоконечного каскада.


= 0.083 См- Проводимость прямой передачи ( крутизна транзистора).


= 2.1е-14 Ф- Входная емкость транзистора .


= 6.8 е-11 Ф -Выходная емкость транзистора.


= 5.466 е-6 См - Проводимость обратной передачи.


= 1.909е3 См- Входная проводимость первого каскада.


Заданный коэффициент усиления обеспечивается при сопротивлении коллектора:


= 164.191 Ом


Расчет элементов по заданным искажениям в области нижних частот.


= 1.362е-8е-8 Ф;- емкость разделительного конденсатора.


Rэ = =1.247е3 Ом;


=3.33В - Напряжение на эмиттере.


Rф=(Еп - Uкэ)/Iкэ - Rк - Rэ = 459.2 Ом;- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.


Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.


= 3.58е-8 Ф;- скорректированное значение разделительного конденсатора.


= 1.5е-8 Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.


= 2.98е-7 Ф;- Емкость эмиттера.


Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.


=3.771е-5 А. -ток делителя.


= 1е5 Ом


=1.06е5 Ом


Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.


Номиналы элементов первого каскада.


Rф=700Ом; Rэ=1.6е3Ом; Rб1=8.5е4Ом ; Rб2=1е5 Ом; Cр= 1е-8 Ф; Cф= 8е-9Ф; Cэ=2е-7Ф;Rк=350 ;


Номиналы элементов второго каскада.


Rф=450Ом; Rэ=1.3е3Ом; Rб1=1е5Ом ; Rб2=1е5 Ом; Cр= 2.6е-9Ф; Cф= 1.5е-8 Ф; Cэ=3е-7Ф;Rк=160 ;


Оценка входной цепи .


Определим коэффициент передачи входной цепи в области средних частот


и ее верхнюю граничную частоту.


Зададимся g = 0.2


= 1.124 - Коэффициент передачи входной цепи .


= 1.1е7 Гц


Верхняя граничная частота входной цепи значительно больше


верхней требуемой частоты каждого из каскадов.


При моделировании на ЭВМ учитывалось влияние входной цепи.


Оценка результатов в программе «
MICROCAB»


1. Оценка по постоянному току.



2. А.Ч.Х. усилителя.



3. А.Ч.Х. - по уровню -07.



Реализуемые схемой - верхняя частота Fв = 2.3Мгц , нижняя частота Fн = 50кГц


и коэффициент усиления К = 44Дб = 158 - полностью соответствуют заданным


требованиям по полосе и усилению.


FIN.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Расчет многокаскадного усилителя

Слов:1228
Символов:10931
Размер:21.35 Кб.