←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций
им.проф. М.А.Бонч-Бруевича
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
“Усилитель многоканальной системы передачи”
Студент: Зайцев П.Ю.
Группа: МВ-75
Проверил:
Друзина Н.Р.
Санкт-Петербург 1999
1.1 Введение.
Данное курсовое проектирование заключается в теоретической реализации многокаскадного усилителя по заданным параметрам. Проектирование следует начать с эскизного расчета усилителя.
Эскизный расчет усилителя (п.2).
Выбрать транзистор выходного каскада (п.2.2).
Рассчитать режим работы выходного каскада (п.2.2).
Рассчитать требуемую глубину ОС F (п.2.3).
Выбрать транзисторы предварительных каскадов и рассчитать коэффициент трансформации входного трансформатора n` (п.2.4).
Рассчитать число каскадов усилителя N (п.2.4).
Проверить выполнение условия стабильности коэффициента усиления и уточнить глубину ОС (п.2.5) .
Построение и расчет цепи усиления (К – цепи) по постоянному току (п.3).
Построить схему К – цепи усилителя (п.3.1, 3.2).
Выбрать режим работы транзисторов предварительных каскадов и нанести выбранные токи и напряжения в цифрах на схему К – цепи (п.3.2).
Рассчитать сопротивления резисторов схемы (п.3.2).
Выполнить расчет нестабильности режима работы схемы (п.3.3).
Расчет коэффициентов усиления и параметров АЧХ (п.4.).
Рассчитать коэффициенты усиления каскадов и общий коэффициент усиления. Уточнить число каскадов.
Рассчитать частоты полюсов передаточной функции К – цепи. Уточнить типы транзисторов предваритель¬ных каскадов.
Расчет пассивных узлов структурной схемы усилителя (п.5).
Выбрать и рассчитать входную и выходную цепи.
Рассчитать элементы цепи ОС.
Расчет и построение характеристик передачи по петле ОС (п.6).
Рассчитать высокочастотного обхода и асимптотические потери Ат (п.6.2).
Построить ЛАХ Т(f) оптимального среза и сделать вывод о достаточной глубине ОС при выбранных запасах устойчивости (п.6.3).
Составление принципиальной схемы усилителя, выводы по результатам проектирования (п.7).
1.2 Задание параметров.
Вариант задания параметров берем из таблицы П.4.I. приложения 4 в методических указаниях по курсовому проектированию.
Т.о. вариант № 34, Р2 = 60 мВт. R2 = 150 Ом. R1 = 150 Ом. Rвх F = 150 Ом. Rвых F = 150 Ом. KF = 60. SF = 0,5 дБ. fн = 6 кГц. fв = 0,28 МГц. kГF = 0,04%. E0 = -24В. tc maz = +40 0C.
Для более наглядоного вида приведем все выше заданные технические параметры в виде таблицы:
Таблица № П.1.2.
№ Величина Вид Значение Единицы измерения
1 Выходная мощность Р2 60 мВт
2 Входное сопротивление R1 150 Ом
3 Выходное сопротивление R2 150 Ом
4 Входное сопротивление с ОС R1 F 150 Ом
5 Выходное сопротивление с ОС R2 F 150 Ом
6 Коэффициент усиления с ОС КF 60
7 Результирующая нестабильность коэффициента усиления с ОС SF 0,5 дБ
8 Частота нижнего среза fH 6 КГц
9 Частота верхнего среза fВ 0,28 МГц
10 Коэффициент гармоник kГF 0,04 %
11 Напряжение питания Е0 -24 В
12 Максимально допустимая температура переходов tc max +40 t0C
Эскизный расчет.
2.1 Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью.
Коэффициент усиления усилителя с глубокой одноканальной обратной связью (рис. 2.1) определяется параметрами пассивных цепей.
. (2.1)
Структурная схема усилителя без цепи ОС (цепь усиления) показана на рис 2.2
Цепь усиления должна коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения КF и необходимо значения глубины ОС F. Цепь усиления содержит 2 – 4 каскада и функционально разделяется на выходной каскад и предварительные каскады усиления.
Цепь ОС представляет собой пассивный 4-х полюсник с вносимым коэффициентом передачи В0. Нагрузкой цепи ОС является сопротивление входного шестиполюсника на зажимах 6-6 R`г. (рис. 2.1), а эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением R``г – выходной шестиполюсник. (на зажимах 5-5).
2.2 Выбор транзисторов и расчет режима работы.
Расчет усилителя принято вести, начиная с выходного каскада. Он выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис. 2.3), которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером, имеющей наибольшей коэффициент усиления мощности, и работает в режиме «А».
Транзистор выходного каскада выбирается по двум основным условиям:
Рк max ан• Ркр max, , где Ркр max = (4…5)P2, ан = 1,4…2, .
Здесь Ркр max – максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме «А» и потерь мощности сигнала в выходной цепи; Рк max – максимально допустимая рассеивая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор); ан -коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченном режимах для повышения надежности; h21 min и h21 max – крайние значения коэффициента передачи тока из справочных данных; fT** – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ; fh21 – частота среза по параметру h21.
Произведем расчет и сделаем выбор транзистора. Однако надо учитывать, что транзистор будем питать отрицательным зажимом источника питания, не так как показано на рисунке 2.3, а положительный зажим будем подавать на “землю”. Отсюда следует, что транзистор должен быть p-n-p, потому как если это будет n-p-n транзистор, то переходы будут смещены в обратном направлении, а значит ток по цепи коллектор – эмиттер течь не будет, в случае если это p-n-p транзистор переходы будут открыты и ток будет протекать.
Расчет: Р2 = 60 мВт; fв = 280 кГц; Ркр мах = 4•60 = 240 мВт; ан• Ркр мах =300•1,8 = 430 мВт. Рк мах = 1 Вт.
Рк мах ан• Ркр мах. Из p-n-p транзисторов подходит КТ629А по мощности, проверяем частотные свойства. fh21 = 4,1 МГц > 3•0,28 = 0,84 МГц. Подходит по всем условиям.
Режим работы транзистора, определяемый током покоя коллектора Iк и постоянной составляющей напряжения на переходе Uкэ, должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалось необходимая номинальная мощность сигнала и параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых. По мощности и заданному напряжению источника питания Е0 определяем режим работы выходного транзистора:
Uкэ = а•Е0 = 0,63•Е0 = 15 В. (2.4).
Iк = Ркр max/Uкэ = 240/15 = 16 мА. (2.5).
Где а = 0,6…0,8 – коэффициент, учитывающий, что часть напряжения источника питания упадет на резисторе цепи эмиттера по постоянному току. Должны выполняться следующие условия применительно к выбранному транзистору:
Uкэ max 2Uкэ, 50 > 15•2 = 30; (2.6);
iк max ан•Iк, 1000 > 16•1,8 = 28,8; (2.7);
tпр max (0,9…0,95)•tп max; (2.8).
Максимально допустимые значения Рк мах, iк max, Uкэ max от температуры перехода, определяемых величин тепловых сопротивлений: промежутков переход – окружающая среда (Rпс), переход – корпус (Rпк), корпус – окружающая среда (Rкс). При выборе транзистора желательно обойтись без внешнего теплосвода. В этом случае:
tпр мах = tc мах + Rпс•Pkp max = 40 + 120•0,24 = 68,8 0С; (2.9).
Проверяем условие (2.8): 68,80С < 0,9•1350С = 121,50С. Все условия (2.6, 2.7, 2.8) были соблюдены, а так же в реальной схеме можно обойтись без теплосвода, так как условие (2.8) соблюдено.
Приведем параметры выбранного транзистора в виде таблице:
Таблица П.2.1.
Транзистор Pk max, Вт fh21,
МГц fT, МГц Uкэ max, В ik max, A tп, 0C Rпс, 0С/Вт IКБ0, мкА Ск, пФ rб`Ck,
пс h21 h21 max/ min
min max
КТ629А 1,0 4,1 250 50 1,0 135 120 5 25 200 25 61 150 6,0
По найденным значениям Uкэ и Iк находим оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока.
Rн = •Uкэ/iIk = 15•0,8/0,8•16 = 937,5 Ом (2.13).
Где - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзистора средней и высокой мощности), = 0,7…0,8; i – коэффициент использования коллекторного тока i = 0,8…0,95.
Вычислим коэффициент трансформации выходного (КПД трансформатора равен 1):
; (2.14).
Проверим выполнение условие:
мВт > 1,2•P2 = 1,2•60 = 70 мВт. (2.15)
Условие выполнено,
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
|
|