Применение усилителей в сфере вычислительной техники и связи. Проектирование многокаскадного усилителя с обратной отрицательной связью. Статические и динамические параметры, моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта MicroCap 9.
Усилителем называют устройство, предназначенное для повышения мощности входного сигнала. Превышение мощности, выделяемой в нагрузке усилителя, над мощностью источника входного сигнала достигается за счет энергии источников питания. Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления, соединенных прямыми связями. Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала.Тогда Из этой формулы составим квадратное уравнение и решим его относительно k?: Выберем отрицательный корень k?=-0,038 и найдем коэффициент усиления разомкнутого усилителя: Необходимо увеличить число каскадов.Выбор рабочей точки в режиме покоя (при отсутствии входного сигнала) сводится к выбору IKA и UKA, когда RЭ=0. Ток нагрузки: Найдем UKA2: В случае маломощного транзистора можно принять Umin=1 В, и тогда UKA2=11,488 В. С целью отсутствия обрезания сигнала на выходе увеличим UKA2 до 15 В. Найдем IKA2: Найдем PKA2: Вычислим напряжение питания: Округлив к ближайшему значению из ряда напряжений питания, получим E=36 В. Условия, которым должен удовлетворять транзистор каскада при заданной тмакс: Таким образом, Этим условиям удовлетворяет транзистор BC307A: Найдем статическую линию нагрузки при этом UКЭ2 - отрицательное число.Фиксация рабочей точки осуществляется сопротивлениями R12 и R22. Для определения R22 используется его связь с коэффициентом нестабильности: Найдем и Для транзистора BC307Емкостные элементы рассчитываются по формулам:Значение RK1 находится итерационно. Сначала оно принимается равным RГ из задания, находится К2, производятся вычисления в пункте 3.1, из которого находится RK1.Найдем UKA1: В случае маломощного транзистора можно принять Umin=1 В, и тогда UKA1=1,255 В. Найдем IKA1: Найдем PKA1: Вычислим напряжение питания: Округлив к ближайшему значению из ряда напряжений питания, получим E=5 В. Условия, которым должен удовлетворять транзистор каскада при заданной тмакс: Таким образом, Этим условиям удовлетворяет транзистор BC307A: Найдем статическую линию нагрузки при этом UКЭ2 - отрицательное число. Из уравнения статической нагрузки: Возьмем RЭ1=0,3RK1, тогда: Построим статическую линию нагрузки. Чтобы выполнить условие, включим в схему эмиттерный повторитель. b = ?IК/?IБ - дифференциальный коэффициент передачи тока базы, ?IК и ?IБ определяются по выходной характеристике транзистора.Фиксация рабочей точки осуществляется сопротивлениями R11 и R21. Для определения R21 используется его связь с коэффициентом нестабильности: Найдем и Для транзистора BC307Емкостные элементы рассчитываются по формулам:Коэффициент усиления входного каскада:Реально развиваемый коэффициент усиления напряжения: Проверка неравенства: Расчет схемы усилителя закончен.Для усилителя на 2 каскадах с последовательной ООС по напряжению Моделирование выполняется с помощью пакета схемотехнического моделирования MICROCAP 9. В результате моделирования необходимо получить переходные и частотные характеристики как отдельных каскадов усилителя, так и всей структуры в целом.Схема каскада представлена на рис.11. Для каскада взято входное напряжение, обеспечивающее заданное UHM на выходе с целью проверки стабильности каскада. Переходные характеристики каскада представлены на рис.12.Схема каскада представлена на рис.14. Для каскада взято такое же входное напряжение, как и для усилителя без ООС.Схема усилителя представлена на рис.17. Для усилителя взято входное напряжение, обеспечивающее заданное UHM на выходе. Для лучшей сходимости рассчитанного и реального коэффициента усиления был введен дополнительный резистор R.Схема усилителя представлена на рис. Для усилителя взято входное напряжение, обеспечивающее заданное UHM на выходе. Для лучшей сходимости рассчитанного и реального коэффициента усиления был введен дополнительный резистор R. Переходные характеристики усилителя представлены на рис.21.Схема Расчетный коэффициент усиления Смоделированный коэффициент усиления Амплитуда входного сигнала Амплитуда выходного сигнала Полученное расхождение расчета с моделированием объясняется приближенным характером расчета, при котором учитывались не все параметры транзистора, а также округлением значений сопротивлений и емкостей до соответствия ряду Е24.Обозначение Наименование Количество Примечание VT1 Транзистор BC307A 1 VT1ep Транзистор BC307A 1 VT2 Транзистор BC307A 1В результате выполнения курсовой работы были приобретены навыки расчетов и изучены методы проектирования и разработки усилителей.
4. Расчет реально достигнутого в схеме значения коэффициента усиления разомкнутого усилителя в области средних частот
5. Расчет элементов цепи ООС
6. Построение частотной характеристики МОС (?)
7. Моделирование выходного каскада
8. Моделирование входного каскада
9. Моделирование усилителя без ООС
10. Моделирование усилителя с ООС
11. Результаты моделирования
12. Перечень элементов
Заключение
Введение
Усилителем называют устройство, предназначенное для повышения мощности входного сигнала. Превышение мощности, выделяемой в нагрузке усилителя, над мощностью источника входного сигнала достигается за счет энергии источников питания. Маломощный входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в полезную нагрузку.
Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления, соединенных прямыми связями. В большинстве усилителей присутствуют также обратные связи. Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала.
Усилители находят широкое применение в вычислительной технике, связи, экспериментальной физике, автоматике и т.п.
В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя с обратной отрицательной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта MICROCAP 9.
В результате выполнения курсовой работы были приобретены навыки расчетов и изучены методы проектирования и разработки усилителей. Также было изучено практическое применение ЭВМ для моделирования электронных устройств. В результате курсового проектирования было разработан и смоделирован двухкаскадный усилитель с отрицательной обратной связью.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
