Введення
Електронні прилади - пристрої принцип дії яких заснований на використанні явищ пов'язаних з рухомими потоками заряджених часток. В залежності від того як відбувається управління, електронні прилади ділять на вакуумні, газорозрядні, напівпровідникові. В даний час важко назвати таку галузь, в якій в тій чи іншій мірі не застосовувалася б електроніка. Космічні та авіаційні літальний апарати, техніка, всі види транспорту, медицина, атомна фізика, машинобудування використовують електроніку в усі наростаючих масштабах. Досягнення електроніки використовують всі телевізійні передавачі і приймачі, апарати для прийому радіомовлення, телеграфний апаратура й квазіелектронні АТС, апаратура для міжміського зв'язку.
Одним з найбільш важливих застосувань електронних приладів є посилення електричних сигналів, тобто збільшення їхньої потужності, амплітуди струму або напруги до заданої величини. В даний час підсилювальні пристрої розвиваються під багатьох напрямках, розширюється діапазон підсилюються частот, вихідна потужність. У розвитку підсилювальних пристроїв широкі перспективи відкриває застосування інтегральних мікросхем.
У даній курсовій роботі проводиться проектування многокаскадного підсилювача змінного струму зі зворотним зв'язком. При проектуванні розраховуються статичні і динамічні параметри підсилювача, а потім проводиться його моделювання на ЕОМ з використанням програмного продукту MicroCap III. При моделюванні підсилювача здійснюється коректування його параметрів.
1. Вихідні дані
Варіант № 20-30
Тип провідності
U вх m мВ
R г, Ом
P н , Вт
I н, мA
t o max , o C
О”f
M ОСН (П‰)
M ОСВ (П‰)
f н, Гц
f в, КГц
pnp p-канал
200
20
0.22
7
+ 65
65
65
0.76
0.76
2. Розрахункова частина
2.1 Розрахунок коефіцієнта підсилення напруги підсилювача
Обчислимо амплітудне значення напруги на виході:
,
За відомим значенням U н m і U вх m розраховуємо K oc
Підсилювачу з негативним зворотним зв'язком відповідає коефіцієнт передачі:
. (1).
Визначимо число каскадів підсилювача.
Нехай число каскадів дорівнює 1 ( n = 1):
,,
де M ос ( w ) - коефіцієнт частоти каскадів.
З цієї формули складемо квадратне рівняння, і вирішимо його відносно K b . , тоді отримаємо коріння, вибираємо негативний корінь, і підставляємо в рівняння (1),
, тобто одного каскаду буде не достатньо.
Нехай число каскадів підсилювача дорівнює 2 (n = 2):
,
З цієї формули складемо квадратне рівняння, і вирішимо його відносно K b
тоді з отриманих коренів вибираємо негативний, і підставляємо в рівнянні (1), тобто двох каскадів теж буде не достатньо.
Нехай число каскадів підсилювача рівне 3 (n = 3):
,
З цієї формули складемо квадратне рівняння, і вирішимо його відносно K b
тоді з отриманих коренів вибираємо негативний, і підставляємо в рівняння (1), тобто підсилювач може бути реалізований на трьох каскадах.
2.2 Розрахунок елементів вихідного каскаду
Вибір робочої точки транзистора
Вибір робочої точки А транзистора в режимі спокою, коли вхідний сигнал відсутній, зводиться до вибору струму колектора I до А і напруги U ке < sub> A в схемі рис. 1, в первісному припущенні R е = 0 . тобто при заземленому емітері.
Крапку спокою виберемо виходячи із заданих значень амплітуди напруги на колекторі U НМ і струму колектора I НМ , які по заданих значенням U Н і I Н визначаються як U НМ = U < sub> Н = 44.4 [В] і I НМ = I Н . == 0.0098 [А].
Визначимо вид транзистора:
P К = U НМ I НМ = 0.43 [Вт], транзистор середньої потужності.
Визначимо напруга U КЕА з виразу:
= 46.4 [В], (для транзисторів середньої потужності U ЗАП = (2 Вё 2.5) [В])
Рис. 1. Схема підсилювального каскаду
де K З -коефіцієнт запасу рівний (0.7 Вё 0.95)
Е П = 2 U КЕА = 92.88 [B]
Опір R K знаходимо як:
Опір R Е обчислюється:
Вважаємо, що на вхід подається небудь змінний сигнал, тоді для змінного сигналу паралельно включається. Для змінного сигналу буде йти з якої-небудь інший динамічної лінії навантаження. Вона буде обов'язково проходити через А.
Тому будуємо динамічну лінію навантаження.
Через точку А проводимо лінію динамічного навантаження, під кутом.
;;
де K M = 1000 масштабний коефіцієнт.
Вибираючи значення E П із стандартного ряду, тим самим змінюючи положення динамічної лінії навантаження, перевіряємо умову. У нашому випадку умова виконалось при E П = 100 [B].
Розрахунок елементів фіксації робочої точки
Фіксація робочої точки A каскаду на біполярному транзисторі (рис. 1) здійснюється резистивним дільником R 1 , R 2 . Виберемо такий транзистор, у якого і. У нашому випадку таким транзистором може бути транзистор КТ814Г.
З положення робочої точки і вихідних характеристик транзистора, розрахуємо величину диференціального коефіцієнта передачі струму бази b :
Так само з вхідний характеристики знаходимо вхідний диференціальний опір транзистора h 11Е :
Розрахуємо величину за наступним емпіричному співвідношенню:, де - тепловий струм колекторного переходу, заданий в довіднику при температурі t 0 ; А = 2,5 для кремнієвих транзисторів. обчислимо як, виберемо. Рекомендоване значення N обчислене як
;
Обчислимо R
