Материал: Расчет и проектирование импульсного усилителя

Расчет и проектирование импульсного усилителя

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И ФИЗИКИ

Кафедра РП и РПУ

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу:

«Схемотехника аналоговых электронных устройств»

на тему:

“Расчет и проектирование импульсного усилителя”

Вариант №24

Новосибирск - 2012

Содержание пояснительной записки

1.      Введение

.        Задание на проектирование

.        Расчет выходного каскада

.1      Выбор транзистора в выходном каскаде

.2      Выбор режима работы выходного каскада по постоянному и переменному току

.3      Расчет выходного каскада по постоянному и переменному току, включающий расчет элементов задания и стабилизации режима

.4      Определение низкочастотных и высокочастотных параметров транзистора выходного каскада в средней точке

.5      Расчет коэффициента усиления и времени установления выходного каскада

.6      Окончательный расчет выходного каскада с учетом введенных цепей обратной связи или коррекции

.7      Определение входного сопротивления и входной емкости выходного каскада

.        Расчет предварительных каскадов

.1      Выбор транзистора для предварительных каскадов

.2      Выбор режима работы транзисторов в каскадах предварительного усиления

.3      Определение параметров транзистора в рабочей точке

.4      Определение количества предварительных каскадов

.        Расчет первого предварительного каскада по постоянному и переменному току

.1      Расчет элементов стабилизации первого предварительного каскада

.2      Расчет времени установления первого предварительного каскада

.3      Определение входного сопротивления и входной емкости первого предварительного каскада

.        Расчет второго предварительного каскада по постоянному и переменному току

.1      Расчет элементов стабилизации второго предварительного каскада

.2      Расчет времени установления второго предварительного каскада

.3      Определение входного сопротивления и входной емкости второго предварительного каскада

.        Расчет входного каскада

.1      Выбор транзистора для входного каскада

.2      Выбор режима работы транзистора

.3      Расчет элементов стабилизации, времени установления, входного сопротивления и входной емкости входного каскада

.        Расчет вспомогательных цепей

.        Определение суммарных показателей рассчитываемого усилителя

.        Расчет мощностей, рассеиваемых на резисторах, напряжений, действующих на конденсаторах, и токов протекающих через катушки индуктивности

Приложение 1

Приложение 2

Список использованной литературы

1.     
Введение

каскад ток транзистор усилитель

Курсовое проектирование по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» заключается в разработке и полном расчете электрической схемы усилителя импульсных сигналов с последующим моделированием разработанной схемы в программе схемотехнического моделирования MicroCap. Задание на проектирование предполагает реализацию всего усилителя на дискретных биполярных и полевых транзисторах. Выполнение курсового проекта преследует следующие цели.

.        Ознакомление с основными характеристиками биполярных и полевых транзисторов.

.        Ознакомление с основными схемотехническими решениями, используемыми в усилительных каскадах на биполярных и полевых транзисторах.

.        Приобретение навыков расчета усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах (выбор и обеспечение режима работы усилительного элемента по постоянному и переменному току, выбор и расчет схем высокочастотной и низкочастотной коррекции усилительных каскадов, расчет вспомогательных цепей).

.        Приобретение навыков оформления технической документации на радиоэлектронное устройство.

.        Приобретение навыков компьютерного моделирования аналоговых электронных устройств в современных программах схемотехнического моделирования.

.        Задание на проектирование

Таблица 1. Технические характеристики разрабатываемого усилителя.

1.      Выбор схемы выходного каскада в зависимости от типа и параметров нагрузки. Как правило, выбор производится между одиночным каскадом, выполненным по схеме с ОЭ, и тандемом эмиттерного повторителя с каскадом, выполненным по схеме с ОЭ.

.        Выбор транзистора выходного каскада по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току.

.        Выбор режима работы транзистора выходного каскада по постоянному току и расчет элементов, обеспечивающих стабилизацию этого режима.

.        Определение низкочастотных () и высокочастотных ( параметров транзистора выходного каскада в средней точке, соответствующей половине импульса коллекторного тока.

.        Расчет выходного каскада по переменному току, включающий расчет коэффициентов усиления и времени установления.

.        Решение вопроса о необходимости введения в каскад частотно независимой отрицательной обратной связи.

.        Решение вопроса о необходимости применения эмиттерной или параллельной высокочастотной коррекции выходного каскада.

.        Окончательный расчет выходного каскада по переменному току с учетом введенных цепей обратной связи и коррекции.

.        Определение выходного сопротивления и входной емкости выходного каскада, т.е. определение параметров нагрузки, на которую будет работать предвыходной каскад.

10.    Выбор транзисторов для каскадов предварительного усиления по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току коллектора.

.        Выбор режима работы транзисторов в каскадах предварительного усиления.

.        Определение высокочастотных и низкочастотных параметров транзисторов предвыходных каскадов в рабочей точке.

.        Определение количества каскадов предварительного усиления.

.        Полный электрический расчет каскадов предварительного усиления по постоянному и переменному току, аналогичный расчету выходного каскада.

.        Выбор схемы входного каскада в зависимости от требуемого входного сопротивления усилителя. Как правило, выбор производится между каскадом с ОЭ, эмиттерным повторителем и каскадом на полевом транзисторе.

.        Расчет вспомогательных цепей: фильтры питания, разделительные и блокировочные конденсаторы.

.        Принятие решения о необходимости применения низкочастотной коррекции всех или части каскадов усиления.

.        Определение суммарных параметров усилителя (с учетом всех обратных связей и цепей коррекции) и сравнение их с техническим заданием.

.        В случае несоответствия параметров рассчитанного усилителя техническому заданию принимается решение о необходимости изменения схемы усилителя или параметров его каскадов. Производится возврат на соответствующий этап расчета.

.        Расчет мощностей, рассеиваемых на резисторах, напряжений, действующих на конденсаторах, и токов, протекающих через катушки индуктивности. Выбор типов этих элементов.

.        Компьютерное моделирование разработанной схемы усилителя.

.       
Расчет выходного каскада

.1 Выбор транзистора в выходном каскаде

Выбор типа биполярного транзистора для выходного каскада осуществляется по трем основным параметрам:

)        По граничной частоте транзистора ():

)        По максимальному допустимому напряжению коллектор- эмиттер транзистора ():

,

где  - коэффициент запаса;  - минимальное напряжение коллектор-эмиттер. Для нашего транзистора выберем  и .

.

)        По максимальному току коллектора транзистора ( ):

 ,

где  - импульс тока коллектора; - импульс тока в нагрузке;  - коэффициент, учитывающий наличие в каскаде активной коллекторной нагрузки .

Величина импульса тока в нагрузке  для активной нагрузки рассчитывается по формуле: .

Возьмем  и коэффициент запаса , т.к. (), тогда максимальный ток коллектора равен:

.

..

Этим требованиям отвечает транзистор MJE253 структуры p-n-p. Перечень основных параметров транзистора приведен в таблице 2 (см. ниже).

Таблица 2. Основные электрические параметры транзистора MJE253.