Учебная работа. Конструкция, динамика и прочность газотурбинного двигателя

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

конструкция, динамика и прочность газотурбинного двигателя

Введение

В технике связи, радиоэлектронике, измерительной технике, системах автоматики, телемеханики и ряде других областей часто возникает необходимость в усилении электрических сигналов, т.е. в увеличении тока, напряжения или мощности этих сигналов. При передаче различных видов сообщений (телефонных, телевизионных и т.д.) по кабельным цепям для увеличения дальности связи включают усилительные устройства, которые компенсируют затухания, возникающие вследствие потерь в кабеле. Усилительное устройство радиотрансляционной сети увеличивает мощность звуковых сигналов радиоприемников до величины, обеспечивающей нормальную работу всех включенных в эту сеть громкоговорителей. В измерительной технике, когда измеряемые токи или напряжения настолько малы, что не могут привести в действие регистрирующее устройство, включают соответствующий усилитель. таким образом, усилитель используется тогда, когда энергия сигнала на входе приемника недостаточна.

основные особенности групповых усилителей:

. В зависимости от назначения, пропускной способности МСП с частотным разделением каналов работают в диапазоне рабочих от 12кГц до 60 МГц и более. Известно, что затухание линии (симметричного или коаксиального кабеля) растет с повышением частоты. поэтому групповой усилитель содержит корректор амплитудно-частотной характеристики (КАЧХ), с помощью которого усиление на верхней рабочей частоте по сравнению с усилением на нижней рабочей частоте поднимается в несколько десятков раз.

. Абсолютная величина затухания в линии зависит от расстояния между двумя усилительными пунктами. Для его компенсации в усилителях устанавливается частотно-зависимые регуляторы усиления (РРУ); иначе их называют удлинителями или выравнивателями. Обычно они выполняются в виде ступенчатых регуляторов усиления.

В состав групповых усилителей вводится также автоматический регулятор усиления (АРУ). Он управляется датчиком температуры грунта либо сигналами специальных контрольных частот. Его назначение — поддержание необходимого усиления и формы АЧХ независимо от климатических условий. Вход и выход усилителя защищаются от мощных импульсных помех (например, грозовые разряды) включением полупроводниковых диодов.

. Одним из важнейших требований, предъявляемых к групповым усилителям, является стабильность параметров. Стабильность достигается с помощью различных цепей ООС. используются как местные обратные связи, так и обязательно — общая ООС, охватывающая весь усилитель. На входе и выходе усилителя применяются дифференциальные системы — шестиполюсники, которые позволяют реализовать комбинированную ООС.

Техническое задание

Спроектировать усилитель для МСП с ЧРК при следующих требованиях:

. Количество каналов ТЧ кабельной СП 120

. Длина секции ОУП-ОУП, км 220

. Номинальная длина усилительного участка, км 8

. максимальная температура грунта, оС 33

. Уровень передачи ОУП, дБ-1,5

. Уровень шумов, приведенный ко входу усилитель ПС, дБ-130

. Затухание нелинейности:Аго2=82дБ; Аго3=83дБ.

. Питание усилителя Еп=22В.

. Согласование на входе и выходе усилителя — обязательное.

1. Определение минимальной и максимальной частоты линейного спектра СП

.1 Выбор типа кабеля

Определим фактическое число каналов. Так как заданное количество каналов ТЧ кабельной СП равное 120 кратно 12, т.е. не отличается от стандартных значений, то возьмем Nф=120. Nф — фактическое число каналов, которое далее будет учитываться при расчетах. Ширина спектра группового сигнала определяется по числу Nф, т.е.:

Df = 4* Nф = 4*120 =480 кГц.

Выберем тип кабеля для проектируемой СП. В соответствии с заданными условиями выбираем коаксиальный кабель, т.к. ширина спектра Df > 300 кГц. Тип кабеля: МКТ-4

Определим минимальную и максимальную частоту линейного спектра:

f min = 0,03 * Df = 0,03 *480 = 14,4 кГц.

Т.к. fmin fmin кабеля , то минимальную частоту следует выбрать равной 60 кГц.

fmax = fmin + Df = 60 + 480 =540 кГц.

.2 Вычисление коэффициента затухания кабеля

Коэффициент затухания кабеля показывает, на сколько ослабляется сигнал при передаче по кабелю в 1 км.

Тmax = 33о С fmax = 540 кГц.

Ka=1 aa=2*10-3r=Rн=75 Ом

aнорм(fmax) = 0,065 + 5,259 * + 0,017 * fmax(МГц) = 0,065 + +5,2959* + 0,017*0,54 = 3,939 дБ/км

a(f) = aнорм(fmax) * Кa = 3,939 * 1 = 3,939 дБ/км

a темп (f) = a(f)*[1-(20 — Тmax) * aa] = 3,939 * [1 — (20 — 33) * 2*10-3] =4,041 дБ/км

.3 Расчет количества промежуточных усилительных станций

Для усиления сигнала, в линиях связи через участки, обозначаемые как lном, включают усилительные станции. количество промежуточных усилительных станций определяется как:

Nпc = (L/lнорм)-1 = (220/8)-1=26,5

Nпc = 27, где L — длина секции ОУП — ОУП

lук = L — Nпc* lном = 220 — 27*8 = 4 км

Т.к. lук = 0,5* lном, то берем 1 укороченный участок с длинной 4км.

.4 Построение диаграммы уровней

Уровни передачи на приеме после номинальных и укороченных участков.

Pпер = -1,5 дБ — уровень передачи ОУП.

Р пр.ук. = Рпер — a темп (f) * lук = -1,5 — 4,041*4= — 17,664 дБм.

Р пр.ном. = Рпер — a темп (f) * lном = -1,5 — 4,041 * 8 = -33,828 дБм.

.5 Определение рабочего усиления усилителя УП

Аз = Р пр.ном.- Рш = — 33,828 + 130 = 96,172 дБм.

Sраб = Рпер — Р пр.ном.= -1,5 + 33,828 = 32,238 дБм.

Sраб — рабочее усиление, Аз — уровень защищенности от помех.

.6 Расчет максимальной неискаженной мощности на выходе усилителя ПС

Рmax = Рпер +DРпик + Рср + DРпер

DРпер = 3дБ.

Рср = -3 + 5 lg Nф = -3 + 5 lg 120 = 7,396 дБ.

DРпик = 10 + 10 lg (1 + 15/ Nф) = 10 + 10 lg (1 + 15/ 120) = 10,512 дБ.

Рmax = -1,5+ 10,512 + 7,396 + 3 = 19,408 дБ.

Переведу Рmax:

Рmax = 10 0,1 Рmax, дб=10 0,1 * 19,408 = 87,257 мВт.

На Рис.1. представлена диаграмма уровней СП.

2. Расчет выходного каскада группового усилителя

.1 Выбор и обоснование схемы выходного каскада усилителя (ВКУ)

В ВКУ аппаратуры МСП при наивысшей частоте, не превышающей 1 — 1,5 МГц, целесообразно использовать трансформаторные схемы связи с нагрузкой. Трансформатор, преобразуя эквивалентное сопротивление нагрузки, позволяет сделать его оптимальным, при котором транзистор обеспечивает получение заданной выходной мощности более экономичным способом при наименьших нелинейных искажениях. Кроме преобразования нагрузки трансформатор исключает прохождение через нагрузку постоянной составляющей выходного тока транзистора и обеспечивает более высокий к.п.д., благодаря лучшему использованию напряжения источника питания.

Для сравнительно маломощных усилителей систем передачи с ЧРК вопросы экономии электрической энергии не играют решающей роли, поэтому предпочтение отдается однотактной схеме усилителя, которая может работать только в режиме класса А. В этом режиме проще обеспечить малые нелинейные искажения, причем уровень этих искажений резко уменьшается при неполном использовании транзистора по току и напряжению, в том числе и при средних уровнях сигнала.

Двухтактные схемы выходных каскадов в групповых усилителях на дискретных элементах, как правило, не используются, так как схема каскада усложняется и труднее обеспечить общую ООС.

В настоящее время биполярные транзисторы по отдаваемой мощности, диапазонам рабочих частот и температур, линейности характеристик и усилению являются более подходящими для выходных каскадов групповых усилителей.

Включение транзистора в ВКУ по схеме с общим эмиттером обеспечивает большее усиление, облегчает реализацию глубокой ООС, делает возможным для связи с предварительным усилителем использование более простых схем связи. Однотактная трансформаторная схема ВКУ приведена на рис.2.

Рис. 2. Трансформаторная схема ВКУ на БТ

В схеме используется эмиттерная стабилизация. Сопротивления R´б и Rб включаются в цепь базы при наличии на входе разделительной емкости. На рис.2 показан один из способов комбинированного подключения цепи ООС к выходу. Напряжение ООС снимается с части витков первичной обмотки выходного трансформатора W´ос (ООС по напряжению) и с сопротивления R´бл (ООС по току). Для увеличения выходной мощности можно использовать параллельное включение двух транзисторов.

.2 Выбор транзистора

Рн = 10 0,1 Рн, дБм = 10 0,1*19,408 = 87,257 мВт

С учетом потерь в цепи О.С. и потерь в выходном трансформаторе необходимая выходная мощность должна быть равна:

Потери в цепи ООС могут составлять от 5% до 20% (λ = 1,05-1,2). Коэффициент полезного действия трансформаторной ДС ηтр можно принять для проектируемых групповых усилителей в пределах ηтр=0,9-0,94. В выходных каскадах используем один (N=1) транзистор.

Пусть l=1,05; hтр=0,93, тогда

Рассеиваемая транзистором мощность в режиме покоя должна быть не менее:

Где = 0,7 — коэффициент использования БТ по напряжению.

При выборе транзисторов также учитываются параметры:

fв=0,540 МГц, Tmax=33 оС, Eп=22В.

При помощи ЭВМ в соответствии с вышеизложенными данными были выбраны следующие транзисторы:

Таблица1.

Тип тр-раPk доп (мВт)Uk макс доп (в)Ik макс доп (мА)Iкб 0 /Тп (мкА/оС)Rgc (оС/мВт)Тп макс доп (оС)h21э мин2т-602б8501001501000/1250.150150404кт-659а100050120070/850.155180353.52т-9130а100020030010/1250.125150604.162т-968а8002002001/1250.156150356.3кт-659ар200050120070/850.078180353.5

Из всех предложенных транзисторов желательно выбрать тот, который будет отвечать следующим условиям:

.Меньший обратный ток коллекторного перехода Iк0 (Iкб0).

.Малые тепловые сопротивления Rт.п.к. и Rт.ис., и более высокую допустимую температуру перехода Tп.max.доп..

.большие значения статических коэффициентов усиления h21э и меньший разброс этих параметров.

.Максимально-допустимое мгновенное напряжение на коллекторе желательно иметь в пределах: Uк.э.макс = ( 1¸1.5)Еп.

Из таблицы видно, что всем вышеперечисленным условиям отвечает БТ 2т-602б.

.3 Выбор режима работы транзистора ВКУ

усилитель групповой транзистор кабель

При одинаковом использовании транзисторов по току и напряжению значения и в рабочей точке не должны превышать половины максимально допустимых, т.е. для обеспечения гарантированной надежности транзистора должны выполняться условия:

Uк0£0,45*Uk.max; Uк0£0,45*100 = 45 В;.

I к0£0,45 * I k.max; I к0£0,45 *150 = 67.5 мА

Напряжение на транзисторе ВКУ должно составлять не более 0,8 Еп. При выбранном , для получения требуемой выходной мощности,

Выбираем рабочую точку на семействе выходных характеристик (рис. 3) при и . Определяем значение тока коллектора в рабочей точке . Проверяем условие:

.

критерием правильности выбора р.т. являются также максимальные значения температуры p-n перехода:

которая не должна превышать максимально допустимое для данного транзистора Выполним проверку (максимальная температура среды составляет +33ºС): .

Нагрузочные прямые строятся следующим образом. Общей точкой является рабочая точка (р.т.). другая точка для Rн= равна (точка 1):Uк1=Еп=22В; iк1 = 0

Для Rн~ (точка 2):Uк2=2Uк0=34В; iк2 = 0.

указанные значения точек 1 и 2 отмечаем на оси напряжений и проводим соответствующие нагрузочные прямые.

Для дальнейших расчетов ВКУ определяются статические параметры транзистора:

статический коэффициент усиления по току в рабочей точке

;

выходное сопротивление транзистора в режиме насыщения:

.

Так как величина выбрана больше величины, определяемой соотношением , фактический коэффициент использования транзистора получается меньше 0,7:

.

.4 Расчет необходимой стабилизации режима работы транзистора ВКУ

Стабилизация режима работы ВКУ обеспечивается отрицательной обратной связью по постоянному току (ООСПТ). Выше было отмечено, что в схеме выходного каскада используется эмиттерная стабилизация; она создается включением в эмиттерную цепь достаточно большого сопротивления Rэ и ООСПТ является последовательной. Отметим, что целью стабилизации является обеспечение одинаковых условий работы транзистора при определенном разбросе параметров (прежде всего величиной h21Э) и изменением условий окружающей среды (главным образом температуры, наиболее сильно влияющей на тока iк.0доп определяется предельным положением р.т., при котором еще обеспечивается получение от транзистора требуемой выходной мощности. Это приращение коллекторного тока определяется соотношением:

где сопротивление нагрузки постоянному току равно:

iб0=0,3мА — ток базы, равный току смещения по усредненным характеристикам транзистора.

Вычисляем:

При отсутствии стабилизации изменения постоянного тока может быть значительно больше допустимого. Когда ВКУ отделен по постоянному току от предварительного каскада, максимально возможное положительное приращение коллекторного тока равно:

здесь h21Эmax = h21э мин * = 40*4=160 — наибольший для выбранных условий работы статический коэффициент усиления транзистора по току; — обратный ток коллектора, определяется для максимально возможной температуры p-n перехода. Так как в справочных данных для выбранного транзистора 2т-602б приведено значение при температуре 25ºC, которая отличается от вычисленной ранее максимальной температуры p-n-перехода равной 93,18 ºC, то для расчётов воспользуемся формулой

( Uk.max/ Uko) = 0,01*10-3*(100/17)=0,058 мА

Тогда ,

.

необходимая глубина местной отрицательной обратной связи по постоянному току в оконечном каскаде, позволяющая снизить изменение коллекторного тока до допустимой величины:

Fпосл.ок = D i k0.макс./ Di k0.доп = 33,338/5,546=6,01

2.5 Расчет выходного каскада усиления по переменному току

Расчет ВКУ по переменному току проводится для гармонического сигнала номинальной величины, при котором обеспечивается получение заданной выходной мощности в нагрузке.

Оптимальное эквивалентное сопротивление нагрузки транзистора, обеспечивающее получение наибольшей выходной мощности при сравнительно малых искажениях:

.

Оно соответствует одинаковому использованию транзистора по току и напряжению. .

Номинальные амплитудные значения переменных составляющих выходного тока и напряжения (со стороны первичной обмотки выходного трансформатора):

;

.

При номинальном значении выходной мощности используемый участок характеристики лежит между точками А и В. В этих точках (рис. 3)

, .

Точка покоя вместе с точками а и б определяют треугольники, площадь которых равна отдаваемой выходной мощности

Отдаваемая транзистором мощность равна:

.

Токи базы, соответствующие точкам А и В, определяют используемый участок входной характеристики (рис. 4).

По выходной характеристике определим полученные значения токов базы на входной характеристике (рис. 4) и определяем соответствующие значения напряжения эмиттер-база и . Изменения входного тока относительно рабочей точки в сторону увеличения и уменьшения, как видно из рисунка, должны быть неодинаковыми. поэтому для дальнейших расчетов лучше использовать усредненные значения:

амплитуды входного напряжения и тока:

.

входное сопротивление транзистора (между базой и эмиттером):

.

Входная мощность, необходимая для получения номинальной мощности на выходе:

.

Средние значения динамических коэффициентов усиления по току, напряжению и мощности:

; ;

Для дальнейших расчетов необходимо также учитывать разброс параметров. Значения коэффициентов усиления и входных сопротивлений в ОКУ можно считать изменяющимися пропорционально статическому коэффициенту усиления транзистора по току. В частности:

Кт.мин.= Кт.ср.*h21эмин./h21э.ср.= 75.7*40/80 = 37.85

Кн.мин.= Кн.ср.*h21эмин./h21э.ср.= 471,92*40/80 = 235,96

Rх.э.мин.= Rвх.э.ср.*h21эмин./h21э.ср.= 113,6*40/80 = 56,8 Ом

Rвх..э макс.= Rвх..э ср.*h21эмакс./h21э.ср.= 113,6*160/80 = 227,2 Ом

.6 Построение сквозной динамической характеристики и оценка нелинейных искажений в ВКУ

Наибольшие нелинейные искажения возникают в выходном каскаде усиления, где уровни сигнала максимальны. обусловлены эти искажения, главным образом, нелинейностью характеристик транзистора. Сквозная динамическая характеристика представляет собой зависимость коллекторного тока от эквивалентной ЭДС источника сигнала транзистора ВКУ:

iк. = f (eист.).

еист.. = iб.*Rист. + Uб.

Для оценки нелинейных искажений целесообразно принять:

Rист..=5*Rвх.э ср. = 5*113,6 = 0.568кОм.

Таблица значений для построения iк. = f (eист.).

Точки123456iб,мА0.10.20.30.40.50.6Iк,мА8.21624323742Uб,В0.740.760.7840.790.810.82eист..0.790.870.951.021.091.16

Для расчета уровня гармоник можно выбрать достаточно большой участок характеристики, например, в пределах которого она отличается в линейной примерно на 10% от соответствующего рабочей точке, т.е.

DIк1=DIк2=0,1* IК0=0,1*24*10-3=2,4 мА

При таком искажении рассчитываем для используемого участка между точками В и С. Пять значений выходного тока (ординат)

, , , , .

определяются для четырех одинаковых приращений Э.Д.С. источника сигнала:

.

Амплитуда полезного сигнала (первая гармоника), а также второй и третьей гармоник определяются:

,

,

.

Данные значения высших гармоник соответствуют отдаваемой мощности

которая получилась больше номинальной при небольшом значении коэффициента использования .

Коэффициенты гармоник КГ и соответствующие им затухания нелинейности равны:

, ,

,

.

При > при номинальном уровне сигнала нелинейные искажения получаются меньше рассчитанных (затухания нелинейности возрастают).

Чтобы ООС эффективно снижала нелинейные искажения, затухания нелинейности при номинальной мощности должны быть не менее 20 дБ (в нашем случае эти условия выполняются). При меньшем значении необходимо выбрать другое положение рабочей точки, либо заменить транзистор на другой, с более линейными характеристиками.

Отметим, что необходимые минимально допустимые значения затухания нелинейности по второй т третьей гармоникам в групповых усилителях МСП (Аг20 и Аг30) задаются при нулевом уровне выходной мощности и обычно значительно больше полученных в расчете. Обеспечить их позволяет достаточно глубокая комбинированная общая и местная в ВКУ ООС по переменному току. Чем больше отличие от этих значений от полученных в расчете ВКУ, тем более глубокую ООС следует применить. Требуемая глубина ООС определяется ниже.

3. Выбор операционного усилителя и расчет принципиальной схемы

.1 Исходные данные

Для выбора операционного усилителя необходимо определить:

Величину Э.Д.C. эквивалентного источника сигнала группового усилителя

,

где — уровень передачи по мощности группового усилителя; — волновое сопротивление кабеля СП;

необходимое рабочее усиление.

.

Номинальное напряжение сигнала на входе усилителя:

,

где коэффициент трансформации и К.П.Д. входного трансформатора рекомендуется выбрать:

, .

Примем , , тогда:

Необходимый коэффициент усиления ОУ, с учетом запаса на введение общей ООС в групповом усилителе здесь — напряжение на базе транзистора выходного каскада. = .

необходимая глубина общей ООС группового усилителя находится из условий:

,

,

Здесь , — заданные затухания нелинейности по второй и третьей гармоникам; , — найдены при расчете ВКУ. выбирается большим из двух найденных значений и используется в дальнейших расчетах.

,

,

, .

выбирается большим из двух найденных значений, тогда Анеобх = 30 дБ.

необходимый коэффициент усиления ОУ, с учетом запаса на введение общей ООС в групповом усилителе:

.

Допустимое =

Т.к. > 200, то шумовые параметры ОУ не принимают во внимание.

.2 Выбор операционного усилителя

выбранный ОУ должен обеспечить достаточное по величине и равномерное по спектру (до Fв) усиление, максимальную устойчивость и надежность работы. Для проверки более полного соответствия этим требованиям выберем несколько типов ОУ. Все выбранные ОУ удовлетворяют требованию: .

Кроме того, типовой коэффициент усиления на низких частотах, для любых из выбранных ОУ должен быть Sмин ≥ 80 дБ. По этим данным выбираем из справочника 3 ОУ.

Тип ОУf1(МГц)S(дБ)±Uп(В)Iп(мА)Корр.VспадSпредМинтипсрезаминТипПределымаксТипДБ140УД2310101088106518104ВН2520140УД22205594106518105.5ВН200LF1571020-9410652075ВН2322

Расчет усиления для всех предварительно отобранных ОУ при введенной ООС и любым типом коррекции выполняется аналитически:

УД23:

где Vспад — скорость спада АЧХ ОУ, берется из таблицы

SF>Sнеобх, (31.7дБ > 11.42дБ)

SF>Sпред, (31.7дБ > 20дБ)

Условия выполняются, поэтому данный ОУ подходит.

УД22:

SF>Sнеобх, (19.34дБ > 11.42дБ)

SF>Sпред, (19.34дБ > 0)

Условия выполняются, поэтому данный ОУ подходит.

LF-157:

SF>Sнеобх, (36.08дБ > 11.42дБ) SF>Sпред, (36.08дБ > 22дБ)

Условия выполняются, поэтому данный ОУ подходит.

Окончательно, предпочтения отдаем LF-157, у которого имеются запасы:

По устойчивости: SF — Sпред = 36.08 — 22 = 14.08 дБ.

По усилению: SF>Sнеобх= 36.08 — 11.42 = 24.66 дБ.

.3 Выбор режима работы ОУ

ОУ используется более эффективно, если источник питания имеет среднюю точку, относительно которой напряжение должно иметь. Для развязки по цепям питания обычно включается RC — фильтры или стабилитроны. Напряжение питания ОУ можно принять равным:

, а среднее

Здесь и — максимальные и средние значения тока базы транзистора выходного каскада в выбранном режиме (Uк0 и iк0).

.4 Составление принципиальной схемы усилителя

На рис.6 приведена принципиальная схема группового усилителя с использованием ОУ LF-157.

Связь усилителя с источником сигнала и нагрузкой осуществляется с помощью трансформаторов с дополнительными обмотками обратной связи: wос и wос. Особенностью схемы является применение общей комбинированной ООС. ОУ охвачен местной ООС (R1 и R2). чтобы эти цепи ОС были отрицательными и взаимонезависимыми сигналы ОС подаются на разные входы ОУ:

  • с выхода ОУ сигнал местный ОС подается на инвертирующий вход, а с выхода группового усилителя сигнал общей ОС — на не инвертирующий вход.
  • на этот же вход, через трансформатор подается сигнал с линии связи.

Чтобы общая ОС бала отрицательной, транзистор выходного каскада необходимо включить с общим эмиттером.

Входное сопротивление ОУ велико (Rвход.® ¥) и , чтобы исключить его работу в режиме холостого хода, при котором трансформатор будет иметь неравномерную АЧХ и создавать большие фазовые сдвиги на высоких частотах, вторичная обмотка и вход ОУ шунтируются относительно небольшим резистором шунта Rш . Для повышения устойчивости группового усилителя в области высоких частот используются емкости высокочастотного обхода Са .

Развязку цепей по постоянному току осуществляют разделительные емкости Ср1,Ср2, Ср3.

Rбл и Rбл — балансные сопротивления дифференциальной системы. Особенностью выходного каскада является наличие местной последовательной по входу ООС, поскольку Rэf , не шунтируется емкостью. Эта ОС позволяет повысить входное сопротивление выходного каскада, уменьшить дополнительно нелинейные, частотные искажения и помехи.

.5 Расчет элементов принципиальной схемы группового усилителя

Расчет сопротивления шунта Rш.

Величина сопротивления Rш находится из условия согласования входного сопротивления трансформатора с волновым сопротивлением линии связи:

Rвх.тр = Rш /n2hтр,

Rш = Rвх.тр*n2hтр,

где Rвх.тр = r = 75 Ом.

Выберем из ряда Е24 стандартное значение тип МЛТ-0,125.

Расчет цепи местной ООС ОУ.

Глубина местной ООС в ОУ определяется по формуле:

Аоу = Sтип — SF = 106 — 36,08 = 69,92дБ. ,

где SF=20*lg(KF), дБ. Величина, KF — коэффициент усиления ОУ с учетом местной ООС. При глубокой ООС:

KF = К/Fоу = К/(1+bк) » K/b = R2/ R1.

KF = 100,05*SF = 100,05*36,08 = 63,68

Fоу = 100,05*АОУ = 100,05*69,92= 3133,3

Величина резистора находится из условия устойчивости работы ОУ:

R1£1/(2*p*Cвх.ОУ*2*f1тип) = 1/(6,28*3*10-12*2*20*106) = 1,326 кОм.

Cвх.ОУ = 3¸4 пФ — входная емкость ОУ с учетом монтажной схемы усилителя.

Тогда сопротивление

R2 = КF* R1 = 63,68*1326 = 84,4к Ом.

В соответствии со стандартами R1 = 1,3 кОм R2 = 82 кОм .

Проверим условие R2 ³ 10*Rвх.э.ок.ср. = 10*113.6 = 1,136 кОм.

Цепи питания ОУ.

Для развязки по цепям питания в схеме группового усилителя предусмотрены RC-фильтры:

где — потребляемый ток ОУ (типовое значение). Выбираем значение сопротивления согласно ГОСТа (ряд Е24): .

Мощность, выделяемая на резисторе:

.

выбираем тип резистора: МЛТ-0,025.

,

где — частота пульсаций сети.

выбираем конденсатор с оксидным диэлектриком типа К50-16, с номинальным напряжением из ряда Е6: .

Вводится при условии, что SF > Sнеобх. . Для последовательной по входу местной ООС включается в эмиттерную цепь транзистора ВКУ небольшой по величине и не шунтированный емкостью резистор RэF:

Ам.ок. = SF — Sнеобх = 36,08 — 11,42 = 24,66дБ.

F м.ок. = 100,05* Ам.ок. = 100,05*24,66 =17,1 = 1 + SэRэ.

Крутизна тока эмиттера транзистора ВКУ при условии, что Rвых.ОУ » 0:

Sэ = (1+h21э.ср.)/Rвх.э.ок.ср. = (1+80)/113,6 = 0,713

RэF = (F м.ок. — 1)/ Sэ =(17,1 — 1)/0,713 = 22,6 Ом.

В соответствии со стандартом RэF = 22 Ом.

Расчет элементов эмиттерной стабилизации в ВКУ.

Резистор в цепи эмиттера при наличии местной ООС равен:

R э.ок. = (Е п — U ко.ок.)/( i ко.ок. + i бо.ок.) — R э.F. = (22 — 17)/(24 + 0,3)*10-3 — 22,6 = 183,2 Ом.

Для расчета резисторов в цепи базы выбирают ток делителя:

i дел. = (5¸10) i бо.ок. = 8 i бо.ок. = 8*0,3*10-3 = 2,4 мА.¢¢б = (Е п — U ко.ок. + U бо.ок.) /i дел = (22 — 17 + 0,784)/ 2,4*10-3 = 2,41кОм.¢б = (Е п- i дел*R¢¢б)/(i дел+ i бо.ок. )=(22- 2,4*10-3*2,41*103)/(2,4+0,3)*10-3 = 6 кОм.

поскольку

Rб = (R¢б*R¢¢б)/(R¢¢б+R¢б )=(6*2,4*106)/((6+2,4))*103=1,71 кОм ³ 5Rвх.ок.ср.= 5*113,6 = =568Ом,

то потери усиливаемого сигнала в цепи базы ВКУ за счет делителя R¢¢б и R¢б не будут превышать допустимых пределов.

В соответствии со стандартом: R¢б = 6,2кОм, R¢¢б = 2,4 кОм, R э.ок.=180Ом.

Глубина ООС по постоянному току, обеспечивающая стабилизацию режима работы:

Fпосл.ок. = 1 + [( 1 + h21э.ср.)*( R э.ок. +R э.F.)/(R вх.ок.ср.* F м.ок.)] = 1 + [(1 + 80)*(183,2+22,6)/113,6*17,1] = 9,476

поскольку Fпосл.ок. > Fпосл.необх (9,476 > 6,01), то глубина ООС будет достаточной.

Разделительная емкость на входе ВКУ при Мн.р. £0,5дБ и предложении вых.ОУ ≈ 0, равна:

, где

.

— нижняя граничная частота усиливаемого сигнала.

.

выбираем конденсатор К73-5

Емкость в цепи эмиттера при равна:

выбираем конденсатор К53-1А .

Значения элементов, которые были вычислены в ходе выполнения курсового проекта занесём в спецификацию.

Спецификация

ЗонаПоз. обзнач.НаименованиеКолКонденсаторыСрК73-5-250В-0,033мкФ3СфК50-16-6,3В-360мкФ2СэК53-1А-20В-1,5мкФ1РезисторыRбМЛТ-0,125-6,2кОм1RбМЛТ-0,125-2,4кОм1RэМЛТ-0,125-180Ом1RФМЛТ-0,025-430Ом2RшМЛТ-0,125-1,8кОм1МикросхемыD1LF-1571ТранзисторыVT12T-602б1

Заключение

В данной курсовой работе был разработан групповой усилитель систем передачи. Выходной каскад усиления построен на биполярном транзисторе 2Т-602б. В качестве двух предварительных каскадов использовали ОУ типа LF-157. Описана и разработана функциональная схема, приведены расчеты, подтверждающие работоспособность схемы. полученные в ходе работы расчеты параметров соответствуют техническому заданию данного курсового проекта.

используемая литература

1.Конспект лекций по курсу МСП Матвеев В.А..

. Методическое указание: « Расчет ОКУГУ аналоговых систем МЭС»; Матвеев В.А, Демин Э.А.

. Методическое указание: «использование ИМ в ГУ систем передачи с ЧРК»; Матвеев В.А, Демин Э.А.

Учебная работа. Конструкция, динамика и прочность газотурбинного двигателя