Усилитель приёмного блока широкополосного локатора

Усилитель приёмного блока широкополосного локатора

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование по курсу “ Аналоговые электронные устройства ” студент гр. 148-3 Воронцов С.А. Тема проекта: Усилитель приёмного блока широкополосного локатора.

Исходные данные для проектирования аналогового устройства. 1. Диапазон частот от 100 МГц до 400 МГц. 2. Допустимые частотные искажения М н 3 dB, М В 3 dB. 3. Коэффициент усиления 15 dB . 4. Сопротивление источника сигнала 50 Ом. 5. Амплитуда напряжения на выходе 1 В. 6. Характер и величина нагрузки 50 Ом. 7. Условия эксплуатации (+10 +50) С. 8. Дополнительные требования : согласование усилителя по входу и выходу.

Содержание 1 Введение ------------------------------------------ ----------------------------- 5 2 Основная часть ---------------------------------------------------------------- 6 2.1 Анализ исходных данных -------------------------------------------------- 6 2.2 Расчёт оконечного каскада ----------------------------------------------- 6 2.2.1 Расчёт рабочей точки ---------------------------------------------------- 6 2.2.2 Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора ------------- 9 2.2.2.1 Расчёт параметров схемы Джиаколетто -------------------------- 9 2.2.2.2 Расчёт однонаправленной модели транзистора ------------------ 9 2.2.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации --------------------------10 2.2.3.1 Эмитерная термостабилизация -------------------------------------- 10 2.2.3.2 Пассивная коллекторная ---------------------------------------------- 11 2.2.3.3 Активная коллекторная ----------------------------------------------- 12 3 Расчёт входного каскада по постоянному току ------------------------ 13 3 .1 Выбор рабочей точки ------------------------------------------------------ 13 3 .2 Выбор транзистора --------------------------------------------------------- 13 3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора------------------------------- 14 3.3 .1 Расчёт цепи термостабилизации-----------------------------------------14 4.1 Расчёт полосы пропускания выходного каскада-----------------------15 4.2. Расчёт полосы пропускания входного каскада------------------------ 17 5 Расчёт ёмкостей и дросселей ---------------------------------------------18 6 Заключение --------------------------------------------------------------------20 7 Список использованных источников---------------------------------------- 21 1 Введение Цель работы – приобретение навыков аналитического расчёта широкополосного усилителя по заданным к нему требованиям. Всё более широкие сферы деятельности человека не могут обойтись без радиолокации.

Следовательно, к устройствам радиолокации предъявляются всё более жёсткие требования. В первую очередь это хорошее согласование по входу и выходу, хорошая повторяемость характеристик усилителей при их производстве, без необходимости подстройки , миниатюризация. Всеми перечисленными выше свойствами обладают усилители с отрицательными комбинированными обратными связями [1] , что достигается благодаря совместному использованию последовательной местной и параллельной обратной связи по напряжению 2 Основная часть 2.1 Анализ исходных данных Исходя из условий технического задания, наиболее оптимальным вариантом решения моей задачи будет применение комбинированной обратной связи. [2] Вследствие того, что у нас будут комбинированные обратные связи, которые нам дадут хорошее согласование по входу и выходу, в них будет теряться 1/2 выходного напряжения, то возьмём U вых в 2 раза больше заданного, т.е. 2В. 2.2 Расчёт оконечного каскада 2.2.1 Расчёт рабочей точки Возьмём U вых в 2 раза больше чем заданное, так как часть выходной мощности теряется на ООС. [2] U вых =2 U вых(заданного) =2 (В) Расчитаем выходной ток : I вых = = Расчитаем каскады с резистором и индуктивностью в цепи коллектора :

Расчёт резистивного каскада при условии R н= R к =50 ( Ом) рис(2.2.1.1) . Рисунок 2.2.1.1- Резистивный каскад Рисунок 2.2.1.2- Нагрузочные прямые. по переменному току.

Расчитаем выходной ток для каскада с резистором в цепи коллектора : I вых ~ = Расчитаем ток и напряжение в рабочей точке : U кэ0 = U вых +U ост , U ост примем равным 2В. (2.2.1) I к0 = I вых ~ +0,1I вых ~ (2.2.2) U кэ0 =3 (В) I к0 =0,088 (А) Расчитаем выходную мощность : P вых = 0,04 (Вт) Напряжение питания тогда будет : E п = U кэ0 + U R к =U кэ0 + I к0 R к =7,4 (В) Найдём потребляемую и рассеиваемую мощность: u^2/2R P расс = U кэ0 I к0 =0,264 (Вт) Р потр = E п I к0 =0,651(Вт)

Для того чтобы больше мощности шло в нагрузку, в цепь коллектора включаем дроссель. [2]
Расчёт каскада при условии что в цепь коллектора включен L к рис(2.2.1.3). Рисунок 2.2.1.3- Индуктивный каскад Рисунок 2.2.1.4- Нагрузочные прямые. по переменному току.

Расчитаем выходной ток для каскада с индуктивностью в цепи коллектора : I вых = = По формулам (2.2.1) и (2.2.2) расчитаем рабочую точку. U кэ0 =3 (В) I к0 =0,044 (А) Найдём напряжение питания, выходную, потребляемую и рассеиваемую мощность: P вых = = 0,04 (Вт) E п = U кэ0 =3 (В) u^2/2R Р к расс = U кэ0 I к0 =0,132 (Вт) Р потр = E п I к0 =0,132 (Вт)

Е п ,(В) Р расс ,(Вт) Р потр ,(Вт) I к0 ,(А)
С R к 7,4 0,264 0,651 0,088
С L к 3 0,132 0,132 0,044
Таблица 2.2.1.1- Характеристики вариантов схем коллекторной цепи Из энергетического расчёта усилителя видно, что целесообразнее использовать каскад с индуктивностью в цепи коллектора. Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров: 1. граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ ; 2. предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер 3. предельно допустимого тока коллектора 4. предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ996А. Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры: 1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ 2. Постоянная времени цепи обратной связи 3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 4. Ёмкость коллекторного перехода при В 5. Индуктивность вывода базы 6. Индуктивность вывода эмиттера Предельные эксплуатационные данные: 1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер 2. Постоянный ток коллектора 3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт; 2.2.2 Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора .

2.2.2.1Расчёт параметров схемы Джиаколетто.

Рисунок 2.2.2.1.1- Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто). Найдём параметры всех элементов схемы :[2] Пересчитаем ёмкость коллектора из паспортной : С к(треб) =С к(пасп)* Найдём g б = r б = : r б = ; g б = =0,347 (C м) ; Для нахождения r э воспользуемся формулой r э = I к0 в мА : r э = =1,043 (Ом); Найдём оставшиеся элементы схемы g бэ = 0 =55 по справочнику ; Cэ = f Т =5000Мгц по справочнику; R i = Ом), g i =0.01(См), где U кэ(доп)=20В I ко(доп)=200мА. 2.2.2.2Расчёт однонаправленной модели транзистора.

Данная модель применяется в области высоких частот.

Рисунок 2.2.2.2.1- Однонаправленная модель транзистора.

Параметры эквивалентной схемы расчитываются по приведённым ниже формулам. [2] Входная индуктивность: , (2.2.2.1) где Входное сопротивление: (2.2.2.2) где – справочные данные.

Выходное сопротивление: . (2.2.2.3) Выходная ёмкость: (2.2.2.4) В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов эквивалентной схемы: L вх = L б +L э =1+0,183=1,183 (нГн) ; R вх =r б =2,875 (Ом); R в ых =R i =100 (Ом); С вых =С к(треб) =2,92 (пФ) ; f max =f т =5 ( ГГц) 2.2.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации. 2.2.3.1 Эмитерная термостабилизация.

Эмитерная термостабилизация широко используется в маломощных каскадах, так как потери мощности в ней при этом не значительны и её простота исполнения вполне их компенсирует, а также она хорошо стабилизирует ток коллектора в широком диапазоне температур при напряжении на эмиттере более 3В. [1] Рисунок 2.2.3.1.1- Каскад с эмитерной термостабилизацией.

Рассчитаем параметры элементов данной схемы. U э = 4 (В) ; E п = U кэ0 +U э = 7 (В) ; R э = = R б1 = I д =10 I б , I б = I д =10 =10 0 8 (А) ; R б1 = 1 (Ом) ; R б2 = =534, 1 (Ом). Наряду с эмитерной термостабилизацией используются пассивная и активная коллекторная термостабилизации. [1] 2.2.3.2Пассивная коллекторная термостабилизация : Ток базы определяется R б . При увеличении тока коллектора напряжение в точке А падает и следовательно уменьшается ток базы, а это не даёт увеличиваться дальше току коллектора. Но чтобы стал изменяться ток базы, напряжение в точке А должно измениться на 10-20%, то есть R к должно быть очень велико, что оправдывается только в маломощных каскадах [1].

Рисунок 2.2.3.2.1- Схема пассивной коллекторной термостабилизации R к = .1(Ом) ; U R к =7 (В); E п = U кэ0 + U R к =10 (В); Iб = ; R б = =2875 (Ом) . 2.2.3.3 Активная коллекторная термостабилизация. Можно сделать чтобы R б зависило от напряжения в точке А см. рис.(2.2.3.2.1). Получим что при незначительном уменьшении (увеличении) тока коллектора значительно увеличится (уменьшится) ток базы. И вместо большого R к можно поставить меньшее на котором бы падало порядка 1В см. рис.(2.2.3.3.1). [1] b 2 =100; Rк= ,73 (Ом); E п = U кэ0 + U R =4 (В); I д2 =10 I б2 =10 R 3 = ,75 ( к Ом); R 1 = R 2 = =4.75 (кОм) .
Рисунок 2.2.3.3.1- Активная коллекторная термостабилизация.

Данная схема требует значительное количество дополнительных элементов, в том числе и активных. Если С ф утратит свои свойства, то каскад самовозбудится и будет не усиливать, а генерировать.Основываясь на проведённом выше анализе схем термостабилизации выберем эмитерную. 3 Расчёт входного каскада по постоянному току 3.1 Выбор рабочей точки При расчёте требуемого режима транзистора промежуточных и входного каскадов по постоянному току следует ориентироваться на соотношения, приведённые в пункте 2.2.1 с учётом того, что заменяется на входное сопротивление последующего каскада. Но, при малосигнальном режиме, за основу можно брать типовой режим транзистора (обычно для маломощных ВЧ и СВЧ транзисторов мА и 3.2 Выбор транзистора Выбор транзистора осуществляется в соответствии с требованиями, приведенными в пункте 2.2.1. Этим требованиям отвечает транзистор КТ3115А-2. Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры: 1. граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ 2. Постоянная времени цепи обратной связи 3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 4. Ёмкость коллекторного перехода при 5. Индуктивность вывода базы 6. Индуктивность вывода эмиттера 7. Ёмкость эмиттерного перехода Предельные эксплуатационные данные: 1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер 2. Постоянный ток коллектора 3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт; 3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора Эквивалентная схема имеет тот же вид, что и схема представленная на рисунке 2.2.2.2.1 Расчёт её элементов производится по формулам, приведённым в пункте 2.2.2.1 3.3 Расчёт цепи термостабилизации Для входного каскада также выбрана эмиттерная термостабилизация, схема которой приведена на рисунке 3.3.1. Рисунок 3.3.1 Метод расчёта схемы идентичен приведённому в пункте 2.2.3.1 с той лишь особенностью что присутствует, как видно из рисунка, сопротивление в цепи коллектора мА. Напряжение питания рассчитывается по формуле Расчитывая элементы получим: кОм; 4.1 Расчет полосы пропускания выходного каскада Поскольку мы будем использовать комбинированные обратные [1] , то все соответствующие элементы схемы будут одинаковы, т.е. по сути дела расчёт всего усилителя сводится к расчёту одного каскада. Рисунок 2.3.1 - Схема каскада с комбинированной ООС Достоинством схемы является то, что при условиях и (4.1.1) схема оказывается согласованной по входу и выходу с КСВН не более 1,3 в диапазоне частот, где выполняется условие ³ 0,7. Поэтому практически отсутствует взаимное влияние каскадов друг на друга при их каскадировании [6]. При выполнении условия (1.53), коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением: (4.1.2) где (4.1.3) Из (2.3.1), (2.3.3) не трудно получить, что при заданном значении (4.1.4) При заданном значении каскада равна : (4.1.5) где Нагружающие ООС уменьшают максимальную амплитуду выходного сигнала каскада, в котором они используются на величину При выборе и из (4.1.3), ощущаемое сопротивление нагрузки транзистора каскада с комбинированной ООС равно Расчёт K о : Для реализации усилителя используем четыре каскада. В этом случае коэффициент усиления на один каскад будет составлять : Ко= 4.5 дБ или 1.6 раза 15/4 (Ом) ; R э = (Ом) ; ; ; Общий уровень частотных искажений равен 3 дБ, то Y в для одного каскада примем равным: ;

Подставляя все данные в (4.1.5) находим f в : Рисунок 4.1.1- Усилитель приёмного блока широкополосного локатора на четырёх каскадах. 4.2. Расчёт полосы пропускания входного каскада Все расчёты ведутся таким же образом, как и в пункте 4.1 с той лишь разницей что берутся данные для транзистора КТ3115А-2.Этот транзистор является маломощным, тем самым, применив его в первых трёх каскадах, где уровень выходного сигнала небольшой, мы добьемся меньших потерь мощности. (Ом) ; R э = (Ом) ; ; ; Так каr в усилителе 4 каскада и общий уровень частотных искажений равен 3 дБ, то Y в для одного каскада примем равным: ; Подставляя все данные в (4.1.5) находим f в : Все требования к усилителю выполнены 5 Расчёт ёмкостей и дросселей.

 

Категории

Технология

История экономических учений

Менеджмент (Теория управления и организации)

Философия

Химия

Административное право

Международные экономические и валютно-кредитные отношения

Математика

Бухгалтерский учет

Микроэкономика, экономика предприятия, предпринимательство

Радиоэлектроника

Физика

Теория систем управления

Маркетинг, товароведение, реклама

Банковское дело и кредитование

Право

Политология, Политистория

Охрана природы, Экология, Природопользование

Педагогика

Психология, Общение, Человек

Медицина

Ветеринария

Теория государства и права

Физкультура и Спорт

Сельское хозяйство

Уголовное право

Техника

Программирование, Базы данных

Программное обеспечение

Биология

Уголовное и уголовно-исполнительное право

Архитектура

История

Здоровье

Религия

Социология

Материаловедение

Криминалистика и криминология

Государственное регулирование, Таможня, Налоги

Экономическая теория, политэкономия, макроэкономика

Металлургия

Биржевое дело

Компьютерные сети

Уголовный процесс

Римское право

География, Экономическая география

Разное

Ценные бумаги

История государства и права зарубежных стран

Литература, Лингвистика

Историческая личность

Военная кафедра

История отечественного государства и права

Транспорт

Авиация

Астрономия

Космонавтика

Гражданская оборона

Подобные работы

Усилитель приёмного блока широкополосного локатора

echo "Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование по курсу “ Аналоговые электронные устройства ” студент гр. 148-3 Воронцов С.А.

Широкополосный усилитель с подъёмом АЧХ

echo "Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и представлена на дискете 3,5. (в конверте на обороте обложки). Задание Диапазон частот от 10 МГц, до 200 МГц Допустимые часто

Усилитель модулятора лазерного излучения

echo "Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. Содержание 1.Введение..........................................................................................3 2.Техни

Усилитель приемной антенной решетки

echo "Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине “Схемотехника АЭУ” РТФ КП 468740.009 ПЗ Выполнил : студент гр.148-3 ________ Вахрушев С.С. “____”___________2001г Руководитель: доцент кафед

Усилитель радиорелейной линии связи

echo "Полученный усилитель может быть использован для компенсации потерь мощности в радиорелейных линиях связи. Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0 (представлена на дис

Усилитель систем контроля радиовещательных станций

echo "Работа усилителя в составе средств контроля предъявляет к нему ряд противоречивых требований. Это малый уровень нелинейных искажений, реализация повышенного коэффициента полезного действия, по в

Широкополосный усилитель калибровки радиовещательных станций

echo "Усилители являются необходимым элементом любых систем связи, радиовещания, акустики, автоматики, измерений и управления. При ремонте усилителей мощности, которые входят в состав радиовещательной

Передающее устройство одноволоконной оптической сети

echo "Линейные тракты волоконнооптических систем передачи строятся как двухволоконные однополосные одно кабельные, одноволоконные одно полосные однокабельные, одноволоконные многополосные одно кабельн