КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

"ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА"

Екатеринбург 2008

Введение

Широкополосные усилители предназначены для усиления электрических сигналов, спектры которых простираются от нуля или нескольких герц до многих мегагерц. Они используются в современной импульсной радиосвязи, многоканальной электрической связи, телевидения, измерительной технике и т.д.

Широкополосные усилители применяются как для усиления гармонических сигналов с широкой полосой частот, так и для усиления импульсных сигналов с крутым фронтом и диапазоном длительностей импульсов.

Однако методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов различны. Расчет широкополосных усилителей гармонических сигналов производится на основе спектральных, а импульсных усилителей на основе временных представлений.

Доработка ТЗ

Согласно ТЗ рассчитываем коэффициент усиления:

Регулировка СП-40 дБ.

  Выбор структурной схемы

Рис. 1. Структурная схема широкополосного усилительного устройства

·  Фазовращательный каскад представляет собой усилительный каскад в схеме включения с общим эмиттером и с общим коллектором c единичным коэффициентом усиления.

·  Усилитель напряжения представляет собой усилительный каскад в схеме включения с общим эмиттером, он обеспечивает основное усиление входного сигнала по напряжению.

·  Выходное устройство представляет собой два параллельно включенных усилительных каскада в схеме включения с общим коллектором (эмиттерный повторитель), на входе одного из каскадов стоит инвертор. Повторитель служит для небольшого усиления сигнала по току с выхода усилителя напряжения, а также для согласования усилителя с нагрузкой.

Расчетная часть

Расчет элементов схемы производился с помощью математического пакета Mathcad 2000 Professional.

В нашем случае, при выходном напряжении Uвых эфф=8 В и сопротивлении нагрузки Rн = 106 Ом мощность рассеяния транзистора VT должна быть больше . Для данной схемы выбираем транзистор КТ325А (используется для усиления сигналов высокой частоты, Fт=800 МГц, Рдоп=225 мВт).

Электрические параметры КТ325А:

1.  Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ:

2.  ;

3.  Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ: ;

4.  Ёмкость коллекторного перехода при Uкб=5 В, не более: ;

Предельные эксплуатационные данные:

1.  Постоянное напряжение коллектор-эмиттер: ;

2.  Постоянная рассеиваемая мощность коллектора:  мВт;

3.  Температура p-n перехода:.

4.  Максимальная температура окружающей среды: .

Рис. 2. Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

широкополосный усилитель импульсный гармонический

 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

 – коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

 – выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока (холостой ход входной цепи);

 – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока.

Вычисление параметров схемы Джиаколетто:

• =  – барьерная емкость коллекторного перехода;

• = – выходное сопротивление транзистора;

• = – сопротивление коллекторного перехода;

•  – сопротивление эмиттерного перехода эмиттерному току;

• = – сопротивление эмиттерного перехода базовому току;

• = – распределенное сопротивление базы;

tОС – постоянная времени обратной связи транзистора;

ориентировочное значение rБ можно определить по формуле:

rБ @ Н12Б / Н22Б;

• = – диффузионная емкость эмиттерного перехода;

• = – собственная постоянная времени транзистора;

•  – крутизна транзистора;

Фазовращательный каскад представляет собой усилительный каскад с схеме включения как с общим коллектором так и с общим эмиттером, он обеспечивает расщепление фазы с единичным коэффициентом усиления.

Фазовращательный каскад представляет собой два каскада в схеме включения с общим эмиттером и в схеме включения с общим коллектором:

Смысл данной схемы заключается что на выходе мы получаем два одинаковых сигнала, которые по фазе различаются на 180є.

Рис. 3. ............