Расчет импульсного усилителя

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХН. УНИВЕРСИТЕТ) КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ Курсовая работа по дисциплине “Электроника” Выполнил студент группы С-45 Зорин С. В. Преподаватель Медведев В. В. Москва 1998 Оглавление 1. Рабочее задание 2. Выполнение работы 2. 1 Общие положения 2. 2 Расчет статического режима усилителя 2. 3 Расчет по переменному току 3. Схема усилителя 1. Рабочее задание Рассчитать импульсный усилитель, используя следующие данные: 2. Выполнение задания 2. 1 Общие положения Рассчитаем общий коэффициент усиления: Необходимое усиление можно получить, используя 2 усилительных каскада. Коэффициент усиления первого каскада ориентировочно возьмем равным 20, коэффициент усиления второго каскада равным 10. Усилительные каскады будем строить на транзисторе КТ315Б. Необходимые параметры транзистора: Обратный ток коллектора при Uкб=10 В не более 1 мкА Статический коэффициент усиления тока базы при Uк=10 В, Iэ=1 мА 50-350 Предельно допустимое напряжение Uкэ при Rбэ=10 кОм 15 В Входные характеристики Выходные характеристики Зависимость стат. коэфф. усиления тока базы от температуры Учитывая, что для согласования с нагрузочным сопротивлением необходимо после усилительного каскадов поставить эмиттерный повторитель, начертим схему усилителя: 2. 2 Расчет статического режима усилителя Рассчитываем первый усилительный каскад. Выбираем рабочую точку для первого усилительного каскада. Ее характеристики: По графикам, по рабочей точке и по характеристикам транзистора находим необходимые для расчетов параметры: Определим возьмем равным 100 Ом Рассчитаем входное сопротивление: Такое входное сопротивление не может обеспечить удовлетворительного согласования с генератором. Поэтому для увеличения входного сопротивления добавим в эмиттерную цепь не зашунтированное сопротивление . Подберем такое значение , чтобы обеспечить входное сопротивление порядка 7 кОм. Зададим такое, чтобы . Пусть . Реальное входное сопротивление, определяемое через параллельное соединение и , будет равно Выбрав , определим из условия Определим из формулы для коэффициента усиления, полагая его равным 20: где - входное сопротивление следующего каскада. Возьмем его равным 10 кОм Чтобы обеспечить соотношение , возьмем . Рассчитаем нестабильность каскада: что является неудовлетворительным показателем. Чтобы уменьшить нестабильность, требуется максимально увеличить значение . Увеличим значение зашунтированного сопротивления до 450 Ом, одновременно снизив значение до 18 кОм. Для такого значения реальное входное сопротивление каскада будет равно Нестабильность в этом случае будет равна Рассчитаем коэффициент усиления данного каскада: Предварительный расчет первого каскада закончен. Переходим к расчету второго усилительного каскада. Определяем коэффициент усиления второго каскада как Рабочую точку возьмем со следующими характеристиками: откуда Зададим входное сопротивление, равное 10 кОм, откуда Сопротивление базового делителя возьмем равным 30 кОм. Реальное входное сопротивление каскада в этом случае Определяем : Из коэффициента усиления каскада находим , взяв нагрузку равной 20 кОм (учитывая, что последним каскадом будет эмиттерный повторитель): Задаем , рассчитываем нестабильность: Мы видим, что удовлетворительное значение нестабильности трудно получить путем изменения значений сопротивлений. Следовательно, необходимо изменить соотношение между коэффициентами усиления двух каскадов. Зададимся коэффициентом усиления второго каскада и значением . Из формулы для коэффициента усиления найдем необходимое для обеспечения этих условий значение : Пусть , тогда Положим теперь , тогда нестабильность каскада будет равна Теперь возвращаемся к первому каскаду. Его коэффициент усиления теперь должен составлять Чтобы наши изменения не повлияли на расчет второго каскада, для уменьшения коэффициента усиления увеличим реальное входное сопротивление первого каскада: Увеличим также сопротивление базового делителя до 20 кОм и посчитаем : Нестабильность будет равна Закончив предварительный расчет усилительных каскадов, перейдем к расчету эмиттерного повторителя на выходе усилителя. Зададим рабочую точку со следующими характеристиками: откуда Входное сопротивление эмиттерного повторителя должно соответствовать условию . Возьмем . должно соответствовать условию но для такого значения и входного сопротивления будет не соответствовать указанному условию. Поэтому зададим , откуда найдем значение : Так как нам необходимо одновременно обеспечить удовлетворительное значение нестабильности и условие , возьмем , тогда нестабильность будет равна: Подсчитаем коэффициент усиления по напряжению для эмиттерного повторителя: Скорректируем коэффициент усиления второго каскада с учетом этого значения и значения реального входного сопротивления эмиттерного повторителя, равного Так как общее усиление должно составлять теперь , второй усилительный каскад должен обеспечить усиление . Рассчитаем необходимое для этого значение реального входного сопротивления второго каскада: и также корректируем первый каскад, оставляя прежними коэффициент усиления и и рассчитывая необходимое при этих условиях : Закончив все корректировки, рассчитаем базовые делители и необходимое питание для каскадов: а) первый усилительный каскад б) второй усилительный каскад в) эмиттерный повторитель Так как необходимое питание для всех каскадов примерно одинаково и равно 12В, подключим все каскады к единому источнику питания 12В. 2. 3 Расчет по переменному току По заданным и вычислим : Число C-цепочек в схеме равно 6, поэтому полагая все постоянные времени равными, запишем Рассчитаем разделительные конденсаторы : Так как наличие конденсатора такой величины в схеме нежелательно, полагаем Подсчитаем : Рассчитаем оставшиеся конденсаторы: Полагаем по указанным причинам , подсчитываем : аналогично Рассчитаем получившиеся значения и : Скорректируем вершину импульса, добавляя в коллекторную цепь второго усилительного каскада фильтр . Рассчитаем его параметры: Проверим, выполняется ли условие необходимой длительности фронта выходного импульса. Определим длительность фронта : Полученное значение превышает требуемое, поэтому проведем коррекцию фронта, добавляя в коллекторную цепь индуктивность . Найдем значение : Расчет усилителя закончен. 3. Схема усилителя