Министерство высшего и общего образования Российской Федерации
Саратовский Государственный Технический Университет
Кафедра Приборостроение
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему
Расчет широкополосного усилителя мощности
Выполнил: ст. гр. ПБС-31
Федоров А.П.
Проверил: доцент Захаров Ю.А.
Саратов 2003
Пояснения
Курсовая работа 13 с., 3 рис., 3 табл., 2 схемы, 5 источников.
УСИЛИТЕЛЬ, ТРАНЗИСТОР, КАСКАД, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ
В данной курсовой работе производится расчет широкополосный усилителя
мощности, а также различных стабилизирующих и корректирующих цепей.
Цель работы – приобретение навыков расчета номиналов элементов
усилительного каскада, подробное изучение существующих корректирующих и
стабилизирующих цепей, умения выбрать необходимые схемные решения на
основе требований технического задания.
В процессе работы были осуществлены инженерные решения (выбор
транзисторов, схем стабилизации и коррекции) и расчет номиналов
элементов схем.
В результате работы получили готовую схему усилительного устройства с
известной топологией и номиналами элементов, которую можно использовать
для практического применения.
Полученные данные могут использоваться при создании реальных
усилительных устройств.
Введение
Основная цель работы – получение необходимых навыков практического
расчета радиотехнического устройства (усилителя мощности),
обобществление полученных теоретических навыков и формализация методов
расчета отдельных компонентов электрических схем.
Усилители электрических сигналов применяются во многих областях
современной науки и техники. Особенно широкое применение усилители имеют
в радиосвязи и радиовещании, радиолокации, радионавигации,
радиопеленгации, телевидении, звуковом кино, дальней проводной связи,
технике радиоизмерений, где они являются основой построения всей
аппаратуры.
Кроме указанных областей техники, усилители широко применяются в
телемеханике, автоматике, счетно-решающих и вычислительных устройствах,
в аппаратуре ядерной физики, химического анализа, геофизической
разведки, точного времени, медицинской, музыкальной и во многих других
приборах.
Как правило, усилители осуществляют усиление электрических колебаний с
сохранением их формы. Усиление происходит за счет электрической энергии
источника питания. Таким образом, усилительные элементы обладают
управляющими свойствами.
Устройство, рассматриваемое в данной работе, может широко применяться на
практике. Оно имеет немалое научное и техническое значение благодаря
своей универсальности и широкой области применения.
Задание
Диапазон частот: от 40 Гц до 4 МГц;
Амплитуда напряжения на выходе: 5 В;
Сопротивление нагрузки: 1 МОм;
Емкость нагрузки: 20 пФ;
Напряжение генератора: 0.05 В;
Сопротивление генератора: 100 Ом;
Допустимые частотные искажения: 3 dB;
Ступенчатая регулировка усиления: 30 dB.
Расчет входного каскада
Усилительный каскад на биполярном транзисторе ГТ311Л, включенном по
схеме с общим эмиттером.
Параметры транзистора:
Германиевый, n-p-n структуры;
Коэффициент усиления тока базы = 150…300;
Предельная частота коэффициента передачи тока т = 600 МГц;
Емкость коллектора Ск = 2.5 пФ при Uк = 5 В;
Сопротивление базы rб = 51 Ом и т.д.
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Рис. 1 – Транзистор ГТ311
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040000002701ffff030000000000
Рис. 2 – Усилительный каскад с ОЭ
Зададимся величиной сопротивления в цепи коллектора Ом. Эквивалентное
выходное сопротивление Rэкв, как параллельное соединение Rк и Rн, из-за
большой величины Rн, равно 1000 Ом.
Рабочая точка: В А.
Напряжение питания: 15 В.
Сопротивление входа:
Выходное сопротивление:
Коэффициент усиления:
Расчет нижней граничной частоты.
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c000000fb020c00090000000000900100000000000202024d532053616e7320536572696
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Расчет верхней граничной частоты.
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Распределение частотных искажений
Частотные искажения распределены поровну между элементами Сс1, Сс2, Сс3.
Величина частотных искажений для каждого из них определяется следующей
формулой:
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,
где n – число элементов.
Таким образом, на каждый элемент Сс приходятся ЧИ величиной до 1 dB.
Расчет регулировки усиления
В усилителе заданием предусмотрена ступенчатая регулировка усиления Dp =
30 dB.
picscalex102010009000003c054000000008f27000000001610000026060f002220574d
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6000000046000000bc080000b0080000454d462b224004000c000000000000001e400900
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00000000040000002701ffff030000000000
Рис. 3 – Схема регулировки усиления
Задавшись величиной одного из резисторов делителя, можно определить
величину другого, в соответствии с формулой:
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b9ffffffc0080000990300000b00000026060f000c004d617468547970650000c0000800
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0000f0010200030000000000
Пусть R2 = 1 кОм,
– в разах.
–
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00000000
Расчет оконечного каскада (буферного)
Транзистор включен по схеме с общим коллектором.
Коэффициент усиления:
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Входное сопротивление:
Выходное сопротивление:
Расчет нижней граничной частоты:
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Расчет верхней граничной частоты:
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Расчет параметров обратной связи
Входной каскад охвачен параллельной обратной связью по напряжению.
Фактор обратной связи: F=285.32/100=3
Коэффициент обратной связи:
Величина сопротивления ОС определяется по формуле:
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На граничные частоты ОС влияет следующим образом:
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Заключение
В результате выполненной курсовой работы получена схема электрическая
принципиальная широкополосного усилителя мощности.
Найдена топология элементов и их номиналы. Коэффициент усиления – 90 дБ,
напряжение источника питания – 15 В. Усилитель рассчитывался для работы
на полосе пропускания от 40 Гц до 4 Мгц.
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Приложение 1
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Схема 1 – Принципиальная схема
Приложение 2
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Схема 2 – Расположение элементов на печатной плате (без регулировки
усиления)
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