|
Министерство образования Российской Федерации
Томский Университет Систем Управления и Радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)
Утверждаю Зав. кафедрой РЗИ _____В.И.Ильюшенко ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ № 2 на курсовое проектирование по дисциплине “Схемотехника АЭУ” студенту гр.180 Курманову Б.А.
1. Тема проекта Импульсный усилитель 2. Сопротивление генератора Rг = 75 Ом. 3. Коэффициент усиления K = 25 дБ. 4. Длительность импульса 0,5 мкс. 5. Полярность "положительная". 6. Скважность 2. 7. Время установления 25 нс. 8. Выброс 5%. 9. Искажения плоской вершины импульса 5%. 10. Амплитуда 4В. 11. Полярность "отрицательная". 12. Сопротивление нагрузки Rн = 75 Ом. 13. Условия эксплуатации и требования к стабильности показателей усилителя 20 - 45 °С. 14. Срок сдачи проекта на кафедру РЗИ 10.05.2003. 15. Дата выдачи Задания 22.02.2003.
Руководитель проектирования _____________ Исполнитель ______________ 1.Введение Импульсные усилители нашли широкое применение. Особенно широко они применяются в радиотехнических устройства, в системах автоматики, в приборах экспериментальной физики, в измерительных приборах. В зависимости от задач на импульсные усилители накладываются различные требования, которым они должны отвечать. Поэтому усилители могут различаться между собой как по элементной базе, особенностям схемы, так и по конструкции. Однако существует общая методика, которой следует придерживаться при проектировании усилителей. Задачей представленного проекта является отыскание наиболее простого и надежного решения. Для импульсного усилителя применяют специальные транзисторы, имеющие высокую граничную частоту. Такие транзисторы называются высокочастотными. Итогом курсового проекта стали параметры и характеристики готового импульсного усилителя. 2.Предварительный расчет усилителя 2.1 Расчет рабочей точки Исходные данные для курсового проектирования находятся в техническом задании. Средне статистический транзистор даёт усиление в 20 дБ, по заданию у нас 25 дБ, отсюда получим, что наш усилитель будет иметь как минимум 2 каскада. Однако исходя из условия разной полярности входного и выходного сигнала число каскадов должно быть нечетным, следовательно число каскадов составит 3. Структурная схема многокаскадного усилителя представлена на рис.2.1 Рисунок 2.1 - Структурная схема усилителя По заданному напряжению на выходе усилителя рассчитаем напряжение коллектор эмиттер и ток коллектора (рабочую точку). Iко= Uкэо= Рассмотрим два варианта реализации схемы питания транзисторного усилителя: первая схема реостатный каскад, вторая схема дроссельный каскад. Дроссельный каскад: Схема дроссельного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 - Схема дроссельного каскада Rн=75 (Ом). Расчетные формулы: (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко. Eп = Uкэо = 4В Pвых = Вт Pпотр = Вт η = Резистивный каскад: Схема резистивного каскада по переменному току представлена на рисунке 2.3. Рисунок 2.3 - Схема резистивного каскада Rк=75(Ом), Rн=75 (Ом), Rн~=37,5 (Ом). Исходя из формул 2.1 - 2.4 вычислим напряжение Uкэо и ток Iко. Eп = Iко*Rк+Uкэо = 8,4В Pвых = Вт Pпотр = Вт η = Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Eп, (В) |
Iко, (А) |
Uко, (В) |
Pвых.,(Вт) |
Pпотр.,(Вт) |
PRк,(Вт) |
η |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rк |
8,4 |
0,0587 |
4 |
0,107 |
0,496 |
0,255 |
0,22 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lк |
4 |
0,0293 |
4 |
0,107 |
0,117 |
|
0,91 |
3. Выбор транзистора
Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:
1. PRк ≤ Pк доп*0,8
2. Iко ≤ 0,8*Iк max
3. fв(10-100) ≤ fт
4. Uкэо ≤ 0,8*Uкэ доп
Исходя из данных технического задания. Тогда верхняя граничная частота оконечного каскада:
(3.1)
fТ>(10..100) fв,
fT=140МГц.
Этим требованиям полностью соответствует транзистор 2Т602А. Параметры транзистора приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры используемого транзистора
Наимено-вание
Обозначение
Ск
Емкость коллекторного перехода
4 пФ
Сэ
Емкость эмиттерного перехода
25 пФ
Fт
Граничная частота транзистора
150 МГц
Βо
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
20-80
Tо
Температура окружающей среды
25оС
Iкбо
Обратный ток коллектор-база
10 мкА
Iк
Постоянный ток коллектора
75 мА
Тперmax
Температура перехода
423 К
Pрас
Постоянная рассеиваемая мощность (без теплоотвода)
0,85 Вт
Далее рассчитаем выберем схему термостабилизации.
4. Расчет схемы термостабилизации
4.1 Эмиттерная термостабилизация
Эмиттерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах, и получила наиболее широкое распространение. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Схема эмиттерной термостабилизации
Расчёт произведем поэтапно:
1. Выберем напряжение эмиттера , ток делителя и напряжение питания ;
2. Затем рассчитаем .
Напряжение эмиттера выбирается равным порядка . Выберем .
Ток делителя выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:
(мА); (4.1.1)
Тогда:
(мА) (4.1.2)
Напряжение питания рассчитывается по формуле: (В)
Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
Ом; (4.1.3)
(4.1.4)
(Ом); (4.1.5)
(Ом); (4.1.6)
Данная методика расчёта не учитывает напрямую заданный диапазон температур окружающей среды, однако, в диапазоне температур от 0 до 50 градусов для рассчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлемую стабилизацию.
4.2 Пассивная коллекторная термостабилизация
Рисунок 4.2 - Схема пассивной коллекторной термостабилизации.
Пусть URк=10В
Rк= (Ом); (4.2.1)
Еп=Uкэо+URк=10+10=20В (4.2.2)
Rб= =5,36 (кОм) (4.2.3)
Ток базы определяется Rб. При увеличении тока коллектора напряжение на Uкэо падает и следовательно уменьшается ток базы, а это не даёт увеличиваться дальше току коллектора. Но чтобы стал изменяться ток базы, напряжение Uкэо должно измениться на 10-20%, то есть Rк должно быть очень велико, что оправдывается только в маломощных каскадах.
4.3 Активная коллекторная термостабилизация
Рисунок 4.3 - Схема активной коллекторной термостабилизации
Сделаем так чтобы Rб зависело от напряжения Ut. Получим что при незначительном изменении тока коллектора значительно изменится ток базы. И вместо большого Rк можно поставить меньшее на котором бы падало небольшое (порядка 1В) напряжение.
Статический коэффициент передачи по току первого транзистора bо1=30. UR4=5В.
R4===85 (Ом) (4.3.1)
(4.3.2)
Iко1 = Iбо2 =
Страницы: 1, 2
Новости |
Мои настройки |
|
© 2009 Все права защищены.