Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью. Выбор транзистора, расчет режима работы выходного каскада. Расчёт необходимого значения глубины обратной связи. Определение числа каскадов усилителя, выбор транзисторов предварительных каскадов.
Подобные усилители находят широкое применение в аппаратуре кабельных многоканальных систем передачи с частотным разделением каналов и предназначены для компенсации затухания в линии и в пассивных цепях. Особенности проектирования заключаются в том, что по ряду показателей - линейности, стабильности коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений, помехозащищенности - к усилителям предъявляются достаточно высокие требования, так как некачественная работа хотя бы одного из них на линии приводит к ухудшению или нарушению связи по всем каналам данной системы. Реализация высоких качественных показателей таких усилителей может быть обеспечена только путем введения глубокой отрицательной обратной связи (ОС). При этом, как правило, к усилителям предъявляется требование согласования входного и выходного сопротивлений усилителя соответственно с сопоставлением источника сигнала R1 и внешней нагрузкой R2. Получение требуемых и стабильных значений входного Rвх и выходного Rвых сопоставлений усилителя приводит к необходимости применения комбинированной ОС, что обеспечивается соответствующим построением входной и выходной цепей.На этом этапе проектирования, предполагающем анализ (перебор) вариантов решений, целесообразно использовать простые приближенные формулы и поверочные неравенства, позволяющие быстро отбраковать неподходящие варианты и выбрать только те, которые будут удовлетворять условиям технического задания.Коэффициент усиления усилителя с глубокой одноканальной ОС (рис.1.1) определяется параметрами пассивных цепей Структурная схема усилителя без цепи ОС (цепь усиления) показана на рис. Цепь усиления должна иметь коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения и необходимого значения глубины обратной связи F.Выходной каскад выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис.2,3), в которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером (ОЭ), имеющей наибольший коэффициент усиления мощности, и работает в режиме А. (1.3) где Pkpmax =(4…5)P2, ан=1,4…2, Здесь Pkpmax максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме А и потерь мощности сигнала в выходной цени; Ркмах - максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор); ан - коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченных режимах для повышения надежности; h21max и h21min - крайние значения коэффициента усиления (передачи) тока из справочных данных; ft (в справочной литературе встречается обозначение frp) - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме ОЭ; fh21 - частота полюса (среза) по параметру h21. Транзистор следует выбирать из справочника по первому основному условию (1.2), которое обеспечивает заданную выходную мощность сигнала Р2, при соблюдении второго условия (1.3) - по верхней частоте fв заданного рабочего диапазона. Из справочника по предельно допустимой мощности рассеивания на коллекторе Ркмах ? 240 МВТ из условия (1.2) выбираем транзистор, проверяя его на соблюдение условия (1.3). Режим работы транзистора, определяемый значениями тока покоя коллекторе Ік и постоянной составляющей напряжения между коллектором и эмиттером Uкэ, должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалась заданная (номинальная) мощность сигнала в параметры предельных, режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых значений.Нестабильность коэффициента усиления связана с разбросом параметров элементов схемы и отклонением режима работы активных элементов изза изменения температуры окружающей среда и напряжения источника питания. Поскольку режимы работы стабилизируются, а разброс номинальных значений пассивных элементов невелик, то основная нестабильность SF вызывается значительным разбросом коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h21Проанализировав данные технического задания (E0 =-24 В) и структуры выбранных транзисторов (чередование транзисторов p-n-p структуры 2-го и 3-го каскадов) выбираем схему изображенную на рис.Расчет К-цепи по постоянному току включает выбор режимов транзисторов и расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих выбранные режимы и их стабильность. Для транзистора выходного каскада режим выбран ранее (п.1.2), исходя из требуемой выходной мощности (1.4), (1.5). При выборе режимов транзисторов каскадов предварительного усиления следует иметь в виду, что предыдущий (S - I) каскад должен обеспечивать требуемый уровень сигнала на входе последующего (S) каскада. Учитывая потери сигнала в межкаскадных цепях, постоянный, ток коллектора транзистора (S - I) каскада можно принять или приближенно (с большим запасом) После выбора режима транзисторов вычерчиваем схему К-цепи в виде рис.2.1, наносим на схему выбранные напряжения и токи режимов работы в цифрах.Для расчетов необходимо К-цепь разбить на каскады, каждый из которых включает один усилительный элемент и межкаскадные цепи. В рабочем диапазоне частот удобно каскадом усиления (S
План
Содержание
Введение
Проектное задание
1. Эскизный расчет усилителя
1.1 Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью
1.2 Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада
1.3 Расчет необходимого значения глубины
1.4Определение числа каскадов усилителя, выбор транзисторов предварительных каскадов
1.5 Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления
2. Выбор схемы цепи усиления и расчет по постоянному току
2.1 Построение К-цепи
2.2 Расчет каскадов усилителя по постоянному току
3. Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ
4. Расчет пассивных узлов
4.1 Выбор и расчет входной и выходной цепей
4.2 Расчет элементов цепи обратной связи
5. Расчет конденсаторов высокочастотного обхода
6. Составление принципиальной схемы усилителя
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Содержанием курсовой работы является проектирование усилителей с одноканальной комбинированной обратной связью. Подобные усилители находят широкое применение в аппаратуре кабельных многоканальных систем передачи с частотным разделением каналов и предназначены для компенсации затухания в линии и в пассивных цепях.
Особенности проектирования заключаются в том, что по ряду показателей - линейности, стабильности коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений, помехозащищенности - к усилителям предъявляются достаточно высокие требования, так как некачественная работа хотя бы одного из них на линии приводит к ухудшению или нарушению связи по всем каналам данной системы. Поскольку носителем информации в аналоговой линии связи является форма сигнала, наиболее жесткие требования накладываются на уровень нелинейных искажений, количественно оцениваемый коэффициентом гармоник .
Реализация высоких качественных показателей таких усилителей может быть обеспечена только путем введения глубокой отрицательной обратной связи (ОС). При этом, как правило, к усилителям предъявляется требование согласования входного и выходного сопротивлений усилителя соответственно с сопоставлением источника сигнала R1 и внешней нагрузкой R2. Получение требуемых и стабильных значений входного Rвх и выходного Rвых сопоставлений усилителя приводит к необходимости применения комбинированной ОС, что обеспечивается соответствующим построением входной и выходной цепей.
Проектное задание
Задание на курсовой проект представляет собой технические условия, по которым надлежит спроектировать многокаскадный усилитель на транзисторах.
Номинальная выходная мощность Р2=25 МВТ
Сопротивление нагрузки R2=300 Ом
Допустимых коэффициент гармоник KГF=0,035%
Рабочий диапазон частот [fн, fв]=[17КГЦ, 0,9 МГЦ]
Модуль коэффициента усиления с ОС на средних частотах KF=160
