СодержаниеСодержание:
1. Технические условия: 2
2. Эскизный расчет усилителя 3
2. 1. Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью 3
2. 2. Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада 4
2. 3. Расчет необходимого значения глубины обратной связи 8
2. 4. Определение числа каскадов усилителя и выбор транзисторов предварительных каскадов 9
2.5 Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления 12
3. Выбор схемы цепи усиления и расчет по постоянному току 13
3.1 Варианты построения К-цепи 13
3.2Расчет каскадов усилителя по постоянному току 13
4.Расчёт коэффициента усиления и параметров АЧХ 17
5.Расчет пассивных узлов структурной схемы усилителя 25
5.1 Выбор и расчет входной и выходной цепи 25
5.2 Расчёт элементов цепи обратной связи. 28
6. Расчет и построение характеристик передачи по петле ОС 31
6.1Факторы, влияющие на максимально допустимую глубину ОС 31
6.2 Построение ЛАХ Т (f) 33
7.Составление принципиальной схемы усилителя 35
8. Составление спецификации усилителя мощности 37
Заключение 39Введение1. Технические условия:
номинальная выходная мощность P2 = 55 мВт
номинальное выходное сопротивление RвыхF = 300 Ом
сопротивление нагрузки R2=300Ом
допустимый коэффициент гармоник kГF=0,038% рабочий диапазон частот fН = 95 кГц fВ = 0.7 МГц
модуль коэффициента усиления с ОС на средних частотах KF = 60
относительная нестабильность коэффициента усиления SF =0.41 дБ
номинальное входное сопротивление RвхF = 300 Ом
внутреннее сопротивление источника сигнала R1 = 300 Ом
рабочий диапазон значений температуры tc max= +500c
напряжение источника питания E0 = - 15 В
2. Эскизный расчет усилителя
Цель эскизного расчета - выбор типов транзисторов и предварительный расчета числа каскадов усилителя.
2. 1. Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью
Коэффициент усиления усилителя с глубокой одноканальной ОС определяется параметрами пассивных цепей:
Цепь усиления должна иметь коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения KF и необходимого значения глубины обратной связи F. Цепь усиления содержит 2-4 каскада и функционально разделяется на выходной каскад и предварительные каскады усиления.
Основное назначение выходного каскада заключается в обеспечении в нагрузке R2 заданной мощности сигнала P2 при допустимом уровне нелинейных искажений.
Основное усиление по напряжению создают предварительные резисторные каскады, среди которых особое место занимает входной каскад, определяющий коэффициент шума цепи усиления.
Цепь ОС представляет собой пассивный четырехполюсник с вносимым коэффициентом передачи B0. Нагрузкой цепи ОС является сопротивление входного шестиполюсника на зажимах 6-6 (рис. 1), а эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением – выходной шестиполюсник (на зажимах 5-5).
2. 2. Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада
Выходной каскад выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис. 2), в которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером (ОЭ), имеющий наибольший коэффициент усиления мощности, и работает в режиме А. Связь с внешней нагрузкой осуществляется через выходной трансформатор, что позволяет создать для выходного транзистора оптимальное (в смысле получения заданной мощности) сопротивление нагрузки и делает этот каскад более экономичным.
Транзистор выходного каскада выбирается по двум основным условиям:
1)
2) ,
где ; ; =(4…5)P2 – максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме А и потерь мощности сигнала в выходной цепи; – максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор);
– коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченных режимах для повышения надежности; и – крайние значения коэффициентов усиления (передачи) тока из справочных данных; – граничная частота коэффициентов передачи тока в схеме ОЭ; – частота полюса (среза) по параметру .
мВт
мВт
Из условия, что выбираем транзистор, проверяя его на соблюдение условия(2).
КТ602А
(Pkmax=850 мВт, fh21=5МГц)
Pkmax=850 мВт> ан•Pкрmax=440мВт
fh21=5МГц>3fв=2,1 МГц
Условия (1) ,(2) выполняются, следовательно, данный транзистор можно использовать в выходном каскаде.
Режим работы транзистора, определяемый значениями тока покоя коллектора и постоянной составляющей напряжения между коллектором и эмиттером , должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалась заданная (номинальная) мощность сигнала и параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых значений. По мощности и заданному напряжению источника питания E0 определим режим работы выходного транзистора:
где а =0,6…0,8 – коэффициент, учитывающий, что часть напряжения источника питания выделяется на резисторе цепи эмиттера, используемого для стабилизации режима работы транзистора по постоянному току.
В
мА
Применительно к выбираемому транзистору выходного каскада должны выполнятся следующие неравенства:
;
Ukэmax- максимально допустимое значение напряжения на переходе Кэ по переменному току.
ikmax-максимально допустимый ток коллектора в рабочем режиме(по переменному току)
Ukэmax=100В
ikmax=0,75А
вернёмся к неравенствам:
а) 100В>2•10.5=21 ВЛитератураЗаключение:
Таким образом, в данной работе был разработан многоканальный усилитель системы передачи данных, состоящий из трех каскадов усиления и имеющий коэффициент усиления К=11549. Разработанное устройство полностью соответствует требованиям технического задания.
|
