Многокаскадный усилитель переменного тока с обратной связью (стр. 1 из 3)

Введение

Электронные приборы – устройства принцип действия которых основан на использовании явлений связанных с движущимися потоками заряженных частиц. В зависимости от того как происходит управление, электронные приборы делят на вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые. В настоящее время трудно назвать такую отрасль, в которой в той или иной степени не применялась бы электроника. Космические и авиационные летательный аппараты, техника, все виды транспорта, медицина, атомная физика, машиностроение используют электронику во все нарастающих масштабах. Достижения электроники используют все телевизионные передатчики и приемники, аппараты для приема радиовещания, телеграфная аппаратура и квазиэлектронные АТС, аппаратура для междугородней связи.

Одним из наиболее важных применений электронных приборов является усиление электрических сигналов, т.е. увеличение их мощности, амплитуды тока или напряжения до заданной величины. В настоящее время усилительные устройства развиваются во многих направлениях, расширяется диапазон усиливаемых частот, выходная мощность. В развитии усилительных устройств широкие перспективы открывает применение интегральных микросхем.

В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта MicroCapIII. При моделировании усилителя производится корректировка его параметров.

1. Исходные данные

Вариант №20–30

Тип проводимости	UвхmмВ	Rг, Ом	Pн, Вт	Iн,мA	tomax, oC	∆f		MОСн(ω)	MОСв(ω)
						fн, Гц	fв, КГц
p-n-p p-канал	200	20	0.22	7	+ 65	65	65	0.76	0.76

2. Расчетная часть

2.1 Расчет коэффициента усиления напряжения усилителя

Вычислим амплитудное значение напряжения на выходе:

,

По известным значениям U_нm и U_вхm рассчитываем K_oc

Усилителю с отрицательной обратной связью соответствует коэффициент передачи:

. (1).

Определим число каскадов усилителя.

Пусть число каскадов равно 1 (n = 1):

, ,

где M_ос(w) – коэффициент частоты каскадов.

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb.

, тогда получим корни , выбираем отрицательный корень , и подставляем в уравнение (1),

, т.е. одного каскада будет не достаточно.

Пусть число каскадов усилителя равно 2 (n = 2):

,

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb

тогда из полученных корней выбираем отрицательный

, и подставляем в уравнении (1), т.е. двух каскадов тоже будет не достаточно.

Пусть число каскадов усилителя равно 3 (n = 3):

,

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb

тогда из полученных корней выбираем отрицательный

, и подставляем в уравнение (1), т.е. усилитель может быть реализован на трех каскадах.

2.2 Расчет элементов выходного каскада

Выбор рабочей точки транзистора

Выбор рабочей точки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводится к выбору тока коллектора Iк_А и напряжения Uкэ_A в схеме рис. 1, в первоначальном предположении Rэ= 0. т.е. при заземленном эмиттере.

Точку покоя выберем исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе U_НМ и тока коллектора I_НМ, которые по заданным значениям U_Н и I_Н определяются как U_НМ=

U_Н = 44.4 [В] и I_НМ=

I_Н.= = 0.0098 [А].

Определим вид транзистора:

P_К= U_НМI_НМ =0.43 [Вт], транзистор средней мощности.

Определим напряжение U_КЭАиз выражения:

=46.4 [В], (для транзисторов средней мощности U_ЗАП = (2¸2.5) [В])

Рис. 1. Схема усилительного каскада

где K_З–коэффициент запаса равный (0.7¸0.95)

Е_П=2U_КЭА=92.88 [B]

Сопротивление R_Kнаходим как:

Сопротивление R_Э вычисляется:

Считаем, что на вход подается какой-либо переменный сигнал, тогда для переменного сигнала параллельно

включается . Для переменного сигнала будет идти по какой-либо другой динамической линии нагрузки. Она будет обязательно проходить через А.

Поэтому строим динамическую линию нагрузки.

Через точку А проводим линию динамической нагрузки, под углом

.

; ;

гдеK_M=1000 масштабный коэффициент.

Выбирая значенияE_П из стандартного ряда, тем самым изменяя положениединамической линии нагрузки, проверяем условие

. В нашем случае условие выполнилось при E_П=100 [B].

Расчет элементов фиксации рабочей точки

Фиксация рабочей точки A каскада на биполярном транзисторе (рис. 1) осуществляется резистивным делителем R₁, R₂. Выберем такой транзистор, у которого

и . В нашем случае таким транзистором может быть транзистор КТ814Г.

Из положения рабочей точки и выходных характеристик транзистора, рассчитаем величину дифференциального коэффициента передачи тока базы b:

Так же из входной характеристики находим входное дифференциальное сопротивление транзистора h_11Э:

Рассчитаем величину

по следующему эмпирическому соотношению: , где - тепловой ток коллекторного перехода, заданный в справочнике при температуре t₀;А = 2,5 для кремниевых транзисторов. вычислим как , выберем . Рекомендуемое значение Nвычисленное как

;

Вычислим R₁, R_2: