курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
Уральский государственный технический университет
Кафедра ФМПК
19.02 520000 012 ПЗ
Студент: Лебедев В.В.
Руководитель: Стрекаловская З.Г.
Н. Контролёр Замараева И.В.
Группа: ФТ-429
1998 г.
Стр.
Введение 3
Техническое задание 3
Справочные данные на элементы 4
Структурная схема усилителя 5
Расчёт входного делителя 6
Расчёт предусилителя 7
Расчёт фазоинвертора 9
Расчёт оконечного каскада 11
Расчёт граничных частот 15
Заключение 16
Библиографический список 17
Приложения 18
Согласно техническому заданию, требуется спроектировать и рассчитать широкополосный электронный усилитель, работающий на симметричную нагрузку, обеспечивающий на выходе усиленный входной сигнал с допустимыми искажениями
Входной сигнал:
Экспоненциальный импульс отрицательной полярности.
Uвх=(10500)мВ
и=5мкс
Выходной сигнал:
Uвых=250В
Нагрузка:
Rн=250кОм
Входное сопротивление:
Rн>100кОм
Элементная база:
Использовать ИМС.
Диапазон температур:
T=(2020)0C
Справочные данные на элементы.
Микросхемы
Микросхема 140УD5А
UUпит=12В
КуU=1500125000
Rвх=100кОм
Rвых<1кОм
f1=15мГц
Uвых<4В
Микросхема 140УD10
UUпит=(516)В
КуU=50
Rвх=1мОм
Rвых<1кОм
f1=15мГц
Транзистор 2Т888А
UКЭмах=900В
=0.976
=40
fв=15мГц
Uвых<10В
IКб0<10мкА
IКмах=100мА
PКмах=7Вт (с теплоотводом)
Ск=45пФ
Тип p-n-p
Исходя из технического задания, была выбрана структурная схема усилителя рис.1
Структурная схема усилителя
Uвх Входной Предусилитель
Делитель
Фазоинвертор Оконечный
каскад
Рис.1
Входной делитель даёт возможность делить входной сигнал в соотношениях 1:1, 1:10, 1:50.
Предусилитель обеспечивает большой коэффициент усиления при минимальных искажениях.
Фазоинвертор обеспечивает на выходе одинаковые по модулю и разные по фазе напряжения.
Оконечный каскад обеспечивает усиление мощности сигнала для эффективного управления нагрузкой. Так как он вносит в сигнал максимальные искажения, то его коэффициент усиления этого каскада выбирают небольшим.
Входной делитель
С1
R1
C2 R2 C3 R3
Рис №2
Зададимся
R1=100кОм
С1=220пФ
K1= 0.1 ( коэффициент деления 1:10)
K2=0.02 ( коэффициент деления 1:50)
C1R1= C2R2= C3R3
R2=R1*K1/(1-K1)
R3=R1*K2/(1-K2)
R2=11кОм
R3=2кОм
Рассчитаем СI
Пусть С1=220пФ
Тогда С2=С1*R1/R2=2нФ
С3=С1*R1/R3=10.8 нФ
Номинальные значения:
R2=11кОм С2=2 нФ
R3=2кОм С3=11 нФ
C1 DA1 C2 DA2 C3 DA3
R2 R4 R6 R7
R1 R3 R4
Рис. 3
Первый и второй каскад (DA1,DA2) предусилителя идентичны и построены на ОУ 140УД5А
Расчёт ведем для одного каскада.
К
оэффициент
усиления ОУ
определяется
по формуле:
Возьмём коэффициент усиления DA1 и DA2 K01*=16
Возьмем R1=10 кОм
Тогда: R2=R1(K0-1)= 150кОм
Верхняя граничная частота при K0=16, fВ=5МГц (справ. данные)
Н
ижняя
граничная
частота при
C1=1мкФ
В
озьмём С4=С5=1
мкФ R7=100кОм R6=33кОм
Третий каскад (DA3) предусилителя построен на ОУ 140УД10
В последним третьем каскаде введена регулировка коэффициента усиления всего усилителя. Зададимся условием чтобы его минимальный коэффициент усиления был равен: К0=3 он зависит от величен сопротивлений R5 и R6
П
ри
R5=10кОм и R6=20кОм
коэффициент
усиления составит
K0min=3
П
усть
максимальный
коэффициент
усиления составит
K0мах=4
Следовательно R7=R5(K0min-1)-R6=10кОм
Верхняя граничная частота при K0=4, fВ=5МГц (справ. данные)
Нижняя
граничная
частота при
C3=1мкФ
Параметры всего ПУ
Коэффициент усиления всего ПУ: K0=K01K02K03
K0max=K01K02K03=1024
K0min=K01K02K03=768
В
ерхняя
граничная
частота:
FВПУ=2.9 МГц
Нижняя граничная частота
fн= f1+f2+f3=5Гц
С2 DA1
Вх
R2
C1 R1 DA2
Рис. 4
Фазоинвертор построен на 2x- ОУ 140УД10
DA1- включен как повторитель
DA2 - включен как инвертор
Коэффициент усиления повторителя К01=1
Коэффициент
усиления инвертора
К021 когда
R2<
Пусть R1=10кОм и R2=1кОм K021
Для обеспечения симметричного выхода сделаем R2 – переменным сопротивлением
Верхняя граничная частота для 140УD10 – равна 15МГц
Нижняя граничная частота равна:
Н
еобходимо
чтобы FН1=FН2
(нижние граничные
частоты обоих
плеч были одинаковые
)
Вожмём С1=1мкФ тогда:
Т.К. RВХповт=RВхоу=1 МОм=100R1,
то чтобы FН1= FН2 следует взять С2=0,01C1=0.01 мкФ
R1 Rк
Cc2 Cc4
Cc1 Cc3
VT1 VT2
R2 Rэ
CЭ Rэоб
Рис. 5
Принципиальная схема оконечного каскада изображена на рис.3
Поскольку у нас симметричная нагрузка то будем вести расчёт на одно плечо.
У
равнение
линией нагрузки
будет выглядеть
следующим
образом:
IКмах=40мА
Динамическая линия нагрузки транзистора
I мА
40
Р.Т.
20
0 100 350 700 UкэВ
Рис.
4
Возьмем RЭ=4кОм и RК=13.5кОМ
Рабочая точка: IК0=20мА UКЭ0=350В
Найдем рассеиваемую мощность
PRк=5.4Вт и PRэ=I2Э0*RЭ=1.7Вт
Произведём расчёт базового делителя:
Пусть Iдел=5мА
UЭ0= IЭ0*RЭ=20мА*4кОм=82В - напряжение на эмиттере
UБ0= UЭ0*UБЭ=82.5В - напряжение на базе
R2= UБ0/Iдел=1640016 кОм
R
1=112272
Ом110 кОм
R
Б14кОм
Найдём коэффициент термонестабильности NS=1+RБ/RЭ=4,6
Определим крутизну
S=IК0/м*т=256мА/В
Рассчитаем gэкв
gК=1/RК=1/13.5=7.4*10-5 Cм
gн=1/Rн=4*10-6 Cм
gi=h22=(1+)IКбо/UКэо=1.177*10-6 Cм
gэкв=gi+gн+gк=7.93*10-5 Cм
Рассчитаем коэффициент усиления
KO=S/gэкв=3228
Введём О.О.С. разделив сопротивление RЭ
Пусть K0*=30 тогда K0*= K0/1+*K0
=RЭ/RК=0.033 RЭ - сопротивление О.О.С.
RЭ=* RК=445Ом RЭ1=RЭ-RЭ4кОм-430Ом3,6кОм
F=1+*K0=107.5 – глубина обратной связи
Входная проводимость:
G11= IК0/м*т*=6.4*10-3
т – тепловой потенциал
rвх =1/g11=156 Ом
rэ=т/IЭо=1.27Ом
сопротивление базы транзистора
rБ=rвх-rЭ=105Ом
Расчёт по переменному току:
Н
айдём
нижнюю частоту
Р
ассчитаем
верхнюю частоту
всего усилителя
по формуле:
Обеспечим при этом длительность фронта равной:
Ф=0.35/fВ=0.34 мкс
что для И=5мкс составляет менее 7%
Рассчитаем нижнюю частоту всего усилителя по формуле
fн= fнпр+fнфаз+fнокон=5+16+260=281Гц
Для предварительного усилителя
нпр=С4*Rвх=0.1с
fнпр= 1/(2*нпр)=1.6 Гц
Для фазоинвертора
нфи=С7*R10=0.01с
fнфи= 1/(2*нфи)=16 Гц
Для предоконечного каскада
нпре=С8*Rвх=1с
fнпре= 1/(2*нпре)=0.2 Гц
Для оконечного каскада
fнокон=260 Гц
RЭоб=0.5RЭ1=1780Ом
Расчет транзисторов на мощность
Обозначение |
Рассеиваемая мощность |
Примечания |
R1 |
0.0625 мкВт |
|
R2 |
0.625 мкВт |
|
R3 |
2,5 мкВт |
|
R4 |
17мкВт |
|
R5 |
5мкВт |
|
R6 |
0.272мВт |
|
R7 |
80мкВт |
|
R8 |
0.435мВт |
|
R9 |
1.7мВт |
|
R10 |
10мВт |
|
R11 |
0,14Вт |
|
R12 |
0.18Вт |
|
R13,R20 |
0.91Вт |
|
R14,R21 |
0.4Вт |
|
R15,R19 |
5.4Вт |
Необходим радиатор |
R16,R18 |
1.7Вт |
|
R17 |
1Вт |
В ходе данной работы был спроектирован электронный усилитель, позволяющий усиливать переменное напряжение. Параметры данного усилителя соответствуют техническим требованиям.
1. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник. Под.ред. А.В.Голомедова. Москва,; Радио и связь, 1994
2. Интергральные микросхемы. Операционные усилители. Справочник. Москва,; ВО “Наука”,1993.
Видеоусилитель
Системы связи
Усилитель модулятора лазерного излучения
Усилитель модулятора системы записи компакт-дисков
Волоконно-оптические линии связи (Контрольная)
Усилитель мощности
Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ
Вторично-ионная масса спектрометрия
Интранет сети
УСИЛИТЕЛЬ ПРИЁМНОГО БЛОКА ШИРОКОПОЛОСНОГО ЛОКАТОРА
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.