-



   Усилитель с обратной связью




doc.png  Тип документа: курсовая


type.png  Предмет: Коммуникации и связь


type.png  ВУЗ: Не привязан


size.png  Размер: 151.25 Kb

Миʜᴎϲтерство образования Российской Федерации

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра САПР ВС

УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Электроника и электротехника»

Рязань 2002


Содержание

- В в е д е н и е -

1. Расчетная часть

1.1 Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов

1.2 Расчет статического режима

1.2.1 Выбор рабочей точки

1.2.2 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера

1.2.3 Расчет элеменᴛᴏʙ фиксации рабочей точки

1.2.4 Расчет элеменᴛᴏʙ повторителя

1.2.5 Расчет предыдущего каскада

1.2.6 Выбор рабочей точки

1.2.7 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера

1.2.8 Расчет элеменᴛᴏʙ фиксации рабочей точки

1.2.9 Расчет элеменᴛᴏʙ повторителя

1.3 Расчет емкостных элеменᴛᴏʙ

1.4 Расчет элеменᴛᴏʙ обратной связи

1.5 Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот

1.6 Построение характеристики Moc(w)

2. Моделирование

2.1 Основные параметры, выставляемые в библиотеке

2.1.1 Параметры транзисторов

2.1.2 Параметры генератора синусоидального напряжения

2.2 Основные параметры, выставляемые в лимитах

2.3 Корректировка значений элеменᴛᴏʙ схемы

2.4 Результаты моделирования

2.4.1 Переходная характеристика входного каскада

2.4.2 Переходная характеристика выходного каскада

2.4.3 Переходная характеристика усилителя без ООС

2.4.4 Переходная характеристика усилителя в целом

2.4.5 Частотные характеристики усилителя

2.4.6 Схема усилителя

Заключение

Приложение

Список использованной литературы и источников


- В в е д е н и е -

Усилителями называются электронные устройства, предназначенные для усиления сигнала по мощности.

Основными параметрами усилителя являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление усилителя и частотные характеристики: АЧХ и ФЧХ.

В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта Microcap3. При моделировании усилителя производится корректировка его параметров.


1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов

Найдем коэффициент усиления усилителя по напряжению:

Предположим, что усилитель состоит из одного каскада, тогда из уравнения

 

можно найти Кb, решая его как квадратное, причем нас интересует только отрицательный вещественный корень уравнения: Кb=-0.0681.

Тогда К=Кос(1—Кb)=22×1.0681=23.5>10, следовательно, усилитель нельзя построить на одном каскаде.

Усилитель на двух каскадах описывается формулой:

Отсюда Кb=-0.506. K=22(1 — Кb)=22×1.506=33.123<100

Следовательно, усилитель можно построить на двух каскадах.


1.2 Расчет статического режима

1.2.1. Выбор рабочей точки

Рабочую точку выбираем по формулам:

 мА.

А=Umн+Umin= В

А=UкА×IкА=100 мВт

Выбираем транзистор с параметрами: Iкmax=22 мА, Uкmax=18 В, Pmax=400 мВт.

Таким транзистором может быть КТ339А.

Этой рабочей точке соответствует ток базы 275 мкА, и напряжение Uэб=0.68 В

1.2.2 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера

Выбираем напряжения питания: 36 В.

 Ом Rэ=0.1Rк=245 Ом

1.2.3 Расчет элеменᴛᴏʙ фиксации рабочей точки

N= = Iко

=0.003×IкаN= 

R2=Rэ×(N—1)=245×1.4=343 Ом.


1.2.4 Расчет элеменᴛᴏʙ повторителя

Ом.

1.2.5 Расчет предыдущего каскада

Входное сопротивление оконечного каскада рассчитывается по формуле:

Rвх=R1||R2||h11э, где h11э — входное сопротивление транзистора, вычисляемое по входной характеристике в окрестности рабочей точки, и равно 500 Ом.

Rвх=1/(1/3218+1/343+1/500)=190 Ом.

Назначим коэффициент усиления оконечного каскада Квых=5, тогда Квх=4.5.

Тогда Uвхm=Uвыхm/Квых=5.6 /5=1.581.6, Iвхm=Uвхm/Rвх=8.3 мА.

Рассчитываем входной каскад аналогично оконечному, с параметрами Uвых=1.6 В, Iвых=8.3 мА.

1.2.6 Выбор рабочей точки

 мА.

Uка=Umн+Umin В

Pка=Uка×Iка=40 мВт

Выбираем транзистор с параметрами: Iк.max=20 мА, Uк.max=8 В, Pmax=160 мВт.

Таким транзистором может быть КТ315Б.

Этой рабочей точке соответствует ток базы IбА=130 мкА, и напряжение UбэА=0.5 В

1.2.7 Расчет сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера

 Ом Rэ=0.1Rк=310 Ом

1.2.8 Расчет элеменᴛᴏʙ фиксации рабочей точки

N= = Iко

=0.0033×Iка N= 

R2=Rэ×(N—1)=310×1.4=434 Ом.

Входное сопротивление входного каскада: Rвх=R1||R2||h11э, где h11э — входное сопротивление транзистора, вычисляемое по входной характеристике в окрестности рабочей точки, и равно 600 Ом.

Rвх=3846||434||600=1/(1/3846+1/434+1/600)=236 Ом.

1.2.9 Расчет элеменᴛᴏʙ повторителя

Ом.

1.3 Расчет емкостных элеменᴛᴏʙ

Расчет разделительных емкостей рассчитывается по формуле:


,

где Rг — выходное сопротивление предыдущего каскада (или внутреннее сопротивление генератора), Rн — входное сопротивление следующего каскада (или сопротивление нагрузки), а wн =2pfн.

Пренебрегая выходным сопротивлением повторителей, получаем:

С1=4 мкФ. С2=6 мкФ. С3=1.5 мкФ.

Емкости в цепи эмиттера рассчитывается по формуле:

Сэ=,

где h11э и h21э — соответственно входное сопротивление транзистора и b, рассчитываемые по входной и выходной ВАХ в окрестности рабочей точки. Важно понимать - для КТ339А h11э=500 Ом, h21э=50, а для КТ315Б h11э=600 Ом, h21э=80.

Сэвых=340 мкФ Сэвых=450 мкФ

1.4 Расчет элеменᴛᴏʙ обратной связи

Для усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению выполняется соотношение:

,

где  составляет 5—10 Ом и отделяется от Rэ1.

b вычислим по известным K и Kb, рассчитанным в 2.1: b=Kb/K=-0.506/33.1=-0.0153

Назначим =10 Ом. Тогда Rос= / b — =10/0.0153—10»640 Ом.

1.5 Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот

В области средних частот реально развиваемый коэффициент усиления одного каскада определяется формулой:

 где

Rг — выходное сопротивление предыдущего каскада или внутреннее сопротивление генератора,

R1 и R2 — сопротивления делителя,

Rн — сопротивление нагрузки или входное сопротивление последующего каскада, если каскад не имеет повторителя, или входное сопротивление повторителя, равное (1+b)×(R||Rн)

Пренебрегая выходным сопротивлением повторителя, получаем:

=220

=26

K=Kвых×Kвх=5720>33.123, следовательно расчет усилителя окончен.


1.6 Построение характеристики Moc(w)

Характеристика Moc(w) для двухкаскадного усилителя с отрицательной обратной связью описывается выражением:

Оно имеет одинаковый вид для нижних и верхних частот, но предполагает подстановку разных значений x: x=wн/w для области нижних и средних частот, x=w/wв для средних и верхних частот.

усилитель электронный ток моделирование


2. МОДЕЛИРОВАНИЕ

Моделирование выполняется с помощью пакета схемотехнического моделирования MicroCap III

. В результате моделирования получим переходные и частотные характеристики как отдельных каскадов усилителя, так и всей структуры в целом. Целью моделирования является установление корректности расчета и степени соответствия расчетных параметров требованиям технического задания. В процессе моделирования при необходимости корректируются значения элеменᴛᴏʙ схемы.

2.1 Основные параметры, выставляемые в библиотеке

2.1.1 Параметры транзисторов

Название параметра в библиотеке Параметр

КТ399А

(Q0)

КТ315Б

(Q1)

BF Коэффициент b 50 80
CJC Емкость перехода база-коллектор, Ф 2Е-12 7Е-12
CJE Емкость перехода база-эмитер, Ф 2Е-12 7Е-12
RB Сопротивление тела базы, Ом 1 1
RC Сопротивление тела коллектора, Ом 1 1
VJE Напряжение база-эмитер, В 0.68 0.5
TF Время включения, с 2.5Е-11 5Е-10

2.1.2 Параметры генератора синусоидального напряжения

Название параметра в библиотеке Параметр Значение
F Частота, Гц 10000
A Амплитуда, В 0.36
RS Внутреннее сопротивление, Ом 60

2.2 Основные параметры, выставляемые в лимитах

Simultation time 1E-4
Display time 1E-4
Maximum change 1
Temperature 50

2.3 Корректировка значений элеменᴛᴏʙ схемы

При моделировании была произведена корректировка значений элеменᴛᴏʙ схемы: скорректированы значения сопротивления обратной связи для обеспечения необходимого коэффициента усиления, и значения разделительных емкостей для выполнения условия Moc(wн)=0.73. Кроме того, значения емкостей и сопротивлений приведены к ряду стандартных значений Е24 согласно ГОСТ 10318—80. Данный ряд включает 24 значения:  1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.5; 1.6; 1.8; 2; 2.2; 2.4; 2.7; 3; 3.3; 3.6; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 5.6; 6.2; 6.8; 7.5; 8.2; 9.1, которые можно умножать на любой порядок. Полученные после корректировки значения приведены в спецификации (см. Приложения).

2.4 Результаты моделирования

2.4.1 Переходная характеристика входного каскада


2.4.2 Переходная характеристика выходного каскада

2.4.3 Переходная характеристика усилителя без ООС

(примечание: вследствие большого коэффициента усиления усилителя без ООС, на выход подается не 0.36, а 0.1 В).


2.4.4 Переходная характеристика усилителя в целом

2.4.5 Частотные характеристики усилителя

2.4.6 Схема усилителя


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данной курсовой работы были изучены методы проектирования и разработки электронных устройств в соответствии с данными технического задания. Был произведен расчет статических и динамических параметров электронных устройств. А также было изучено практическое применение ЭВМ для схемотехнического проектирования электронных устройств. Важно понимать - для моделирования был использован пакет схемотехнического моделирования MicroCap III

. В ходе курсового проектирования было проведено моделирование многокаскадного усилителя с отрицательной обратной связью в соответствии с техническим заданием.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Перепелкин А.И., Баскакова И.В. Усилительные устройства: Методические указания к курсовой работе. - Рязань. : РГРТА, 1997. 36 с.

2. Справочник по полупроводниковым приборам. В.Ю. Лавриненко. Техника, 1980. 464 с.

3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др. Под редакцией Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с., ил.

4. Н.А. Кажакин, А.В. Захаров. Машинный анализ линейных схем: Методические указания к практическим занятиям. - Рязань.: РРТИ, 1993. 28 с.

>> Усилитель с обратной связью
Исследование обратной связи в усилителях
Многокаскадный усилитель переменного тока с обратной связью
Сетевая маршрутизация данных по смежным узлам на базе логической нейронной сети с обратными связями
Исследование канальных протоколов с обратной связью
Обратные связи в живых системах
Информация и управление. Обратная связь
Исследование свойств звена при охвате обратной связью
Синтез следящей системы с обратной связью по току и по скорости
Способы и устройства терапии с биологической обратной связью


Похожие документы


Усилитель с обратной связью
Министерство образования Российской Федерации Рязанская государственная радиотехническая академия Кафедра САПР ВС УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Электроника и электротехника» Рязань 2002...

Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Министерство образования Российской Федерации ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ Кафедра «Радиоэлектроника информационных систем» Оценка работы____________ Члены комиссии___________ &nbsp; УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕКУРСОВАЯ РАБОТА ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА...

Усилитель систем автоматики
Содержание 1. Расчет варианта усилителя на транзисторах 1.1 Анализ задания. Предварительный расчёт. Структурная схема 1.2 Расчет пятого (оконечного) каскада 1.3 Расчет четвертого (предоконечного) каскада 1.4 Расчет третьего каскада 1.5 Расчет второго каскада 1.6 Расчет первого каскада 1.7 Расчёт фильтров питания. Расчёт цепей регулировки усиления. Расчёт разделительной ёмкости во входной цепи...

Усилитель радиолинейной линии связи
Министерство образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ) УСИЛИТЕЛЬ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Схемотехника АЭУ...

Усилитель низкой частоты для переносной магнитолы
Содержание Введение 1. Обоснование технических решений 1.1 Назначение и условия эксплуатации 1.2 Предварительный расчет 1.3 Описание существующих конструкций 1.4 Описание схемы электрической принципиальной 2. Расчет элементов схемы электрической принципиальной 2.1 Расчет оконечного каскада 2.2 Расчет предоконечного каскада...

Bigreferat.ru - каталог учебной информации (c) 2013-2014 | * | Правообладателям