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 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 мощности

echo "Полученные данные могут использоваться при создании реальных усилительных устройств. Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 97 и представлена на дискете 3,5” (в конверте

Усилитель генератора с емкостным выходом

echo "Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и представлена на дискете 3,5” (в конверте на обороте обложки). Задание на курсовое проектирование по курсу «Аналоговые электр

Проектирование усилителя мощности на основе ОУ

echo "Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том, что при проектировании усилителя следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройств

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 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

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