(3 оценок, среднее: 4,67 из 5)
Загрузка...Тема: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 ; NPN ; 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 базы в 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=UкэUбэ = 3.35В
=2.857 пФ.
=275Ом Объемное сопротивление базы.
Iб = Iкэ/h21 = 8.264e6 ток базы. Iэ = Iкэ Iб = 9.9e4 ток эмиттера.
rэ = 26е3/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)
= 2.281е8 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.
= 4.062е9 Ф; скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 9.551е10 Ф; емкость фильтра в цепи коллектора.
= 7.889е8 Ф; Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
= 1.487е6 А; неуправляемый ток перехода коллекторбаза.
=0.2 В; сдвиг входных характеристик .
=3.813е5 А. ток делителя.
= 1.052e5 Ом
=1.291e5Ом
Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.
Rф=2.2е3 Ом; Rэ=3.3е3Ом; Rб1=1е5Ом ; Rб2=1.3е5 Ом; Cр= 4е9 Ф; Cф= 1е9 Ф; Cэ=7е8Ф;
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=UкэUбэ = 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 параметра соответствует ток эмиттера равный:
Iэ = =2мА
Соответственно Iкэ = = 2мА и Iб = = 1.5е5 А .
rэ = = 14.341 Ом дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
= 1.388е11Ф; емкость эмиттерного перехода.
= 1.75е3 Ом
= 3.562е9 сек постоянная времени транзистора.
= 0.008 относительная частота.
Высокочастотные Y параметры оконечного каскада.
= 0.061 См Проводимость прямой передачи ( крутизна транзистора).
= 3е14 Ф Входная емкость транзистора .
= 5.02 е11 Ф Выходная емкость транзистора.
= 5.456 е6 См Проводимость обратной передачи.
= 5.027 е4 См Входная проводимость транзистора.
= 4.5е11 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.
= 3.294е8 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.
= 1.088е8 Ф; скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 7.87е9 Ф; емкость фильтра в цепи коллектора.
= 2.181е7 Ф; Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
=4.351е5 А. ток делителя.
= 8.566е4 Ом
=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 = = 2.2е5 А .
rэ = = 9.8 Ом дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
= 2.03е11Ф; емкость эмиттерного перехода.
= 1.196е3 Ом
= 4.878е9 сек постоянная времени транзистора.
Высокочастотные Y параметры предоконечного каскада.
= 0.083 См Проводимость прямой передачи ( крутизна транзистора).
= 2.1е14 Ф Входная емкость транзистора .
= 6.8 е11 Ф Выходная емкость транзистора.
= 5.466 е6 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.
= 1.362е8е8 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.
= 3.58е8 Ф; скорректированное значение разделительного конденсатора.
= 1.5е8 Ф; емкость фильтра в цепи коллектора.
= 2.98е7 Ф; Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
=3.771е5 А. ток делителя.
= 1е5 Ом
=1.06е5 Ом
Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.
Номиналы элементов первого каскада.
Rф=700 Ом; Rэ=1.6е3Ом; Rб1=8.5е4Ом ; Rб2=1е5 Ом; Cр= 1е8 Ф; Cф= 8е9Ф; Cэ=2е7Ф; Rк=350 ;
Номиналы элементов второго каскада.
Rф=450 Ом; Rэ=1.3е3Ом; Rб1=1е5Ом ; Rб2=1е5 Ом; Cр= 2.6е9Ф; Cф= 1.5е8 Ф; Cэ=3е7Ф; 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.