МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Реферат: Усилитель многоканальной системы передачи

    Реферат: Усилитель многоканальной системы передачи

    Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций 

    им.проф. М.А.Бонч-Бруевича

    КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

      “Усилитель многоканальной системы передачи”

    Студент: Зайцев П.Ю.

                                                                                          Группа: МВ-75

    Проверил:

    Друзина Н.Р.

    Санкт-Петербург 1999


    1.1  Введение.

    Данное курсовое проектирование заключается в теоретической реализации многокаскадного усилителя по заданным параметрам. Проектирование следует начать с эскизного расчета усилителя.

    1.    Эскизный расчет усилителя (п.2).

    Выбрать транзистор выходного каскада (п.2.2).

    Рассчитать режим работы выходного каскада (п.2.2).

    Рассчитать требуемую глубину ОС F (п.2.3).

    Выбрать транзисторы предварительных каскадов и рассчитать коэффициент трансформации входного трансформатора n` (п.2.4).

    Рассчитать число каскадов усилителя N (п.2.4).

    Проверить выполнение условия стабильности коэффициента усиления и уточнить глубину ОС (п.2.5)  .

    2.    Построение и расчет цепи усиления (К – цепи) по постоянному току (п.3).

    Построить схему К – цепи усилителя (п.3.1, 3.2).

    Выбрать режим работы транзисторов предварительных каскадов и нанести выбранные токи и напряжения в цифрах на схему К – цепи (п.3.2).

    Рассчитать сопротивления резисторов схемы (п.3.2).

    Выполнить расчет нестабильности режима работы схемы (п.3.3).

    3.    Расчет коэффициентов усиления и параметров АЧХ (п.4.).

    Рассчитать коэффициенты усиления каскадов и общий коэффициент усиления. Уточнить число каскадов.

    Рассчитать частоты полюсов передаточной функции К – цепи. Уточнить типы транзисторов предваритель­ных каскадов.

    4.    Расчет пассивных узлов  структурной схемы усилителя (п.5).

    Выбрать и рассчитать  входную и выходную цепи.

    Рассчитать элементы цепи ОС.

    5.    Расчет и построение характеристик передачи по петле ОС (п.6).

    Рассчитать высокочастотного обхода и асимптотические потери Ат (п.6.2).

    Построить ЛАХ Т(f) оптимального среза и сделать вывод о достаточной глубине ОС при выбранных запасах устойчивости (п.6.3).

    6.    Составление принципиальной схемы усилителя, выводы по результатам проектирования (п.7).


    1.2   Задание параметров.

    Вариант задания параметров берем из таблицы П.4.I. приложения 4 в методических указаниях по курсовому проектированию.

    Т.о. вариант № 34, Р2 = 60 мВт. R2 = 150 Ом. R1 = 150 Ом. Rвх F = 150 Ом. Rвых F = 150 Ом. KF = 60. SF  = 0,5 дБ. fн = 6 кГц. fв = 0,28 МГц. kГF = 0,04%. E0 = -24В. tc maz = +40 0C.

    Для более наглядоного вида приведем все выше заданные технические параметры в виде таблицы:

    Таблица № П.1.2.

    Величина

    Вид

    Значение

    Единицы измерения

    1

    Выходная мощность

    Р2

    60 мВт

    2

    Входное сопротивление

    R1

    150 Ом

    3

    Выходное сопротивление

    R2

    150 Ом

    4

    Входное сопротивление с ОС

    R1 F

    150 Ом

    5

    Выходное сопротивление с ОС

    R2 F

    150 Ом

    6

    Коэффициент усиления с ОС

    КF

    60

    7

    Результирующая нестабильность коэффициента усиления с ОС

    SF

    0,5 дБ

    8

    Частота нижнего среза

    fH

    6 КГц

    9

    Частота верхнего среза

    0,28 МГц

    10

    Коэффициент гармоник

    kГF

    0,04 %

    11

    Напряжение питания

    Е0

    -24 В

    12

    Максимально допустимая температура переходов

    tc max

    +40

    t0C


    Эскизный расчет.

    2.1   Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью.

    Коэффициент усиления усилителя с глубокой одноканальной обратной связью (рис. 2.1) определяется параметрами пассивных цепей.

    .  (2.1)


    Структурная схема усилителя без цепи ОС (цепь усиления) показана на рис 2.2

     Цепь усиления должна коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения КF и необходимо значения глубины ОС F. Цепь усиления содержит 2 – 4 каскада и функционально разделяется на выходной каскад и предварительные каскады усиления.

    Цепь ОС представляет собой пассивный 4-х полюсник с вносимым коэффициентом передачи В0. Нагрузкой цепи ОС является сопротивление входного шестиполюсника на зажимах 6-6 R`г. (рис. 2.1), а эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением R``г – выходной шестиполюсник. (на зажимах 5-5).


    2.2    Выбор транзисторов и расчет режима работы.

    Расчет усилителя принято вести, начиная с выходного каскада. Он выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис. 2.3), которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером, имеющей наибольшей коэффициент усиления мощности, и работает в режиме «А».

    Транзистор выходного каскада выбирается по двум основным условиям:

    Рк max ³ ан· Ркр max, , где Ркр max = (4…5)P2, ан = 1,4…2,  .

    Здесь Ркр max –  максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме «А» и потерь мощности сигнала в выходной цепи; Рк max –  максимально допустимая рассеивая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор); ан  -коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченном режимах для повышения надежности; h21 min и h21 max – крайние значения коэффициента передачи тока из справочных данных; fT** – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ; fh21 – частота среза по параметру h21.

    -Е0

     
     

    Произведем расчет и сделаем выбор транзистора. Однако надо учитывать, что транзистор будем питать отрицательным зажимом источника питания, не так как показано на рисунке 2.3, а положительный зажим будем подавать на “землю”. Отсюда следует, что транзистор должен быть p-n-p, потому как если это будет n-p-n транзистор, то переходы будут смещены в обратном направлении, а значит ток по цепи коллектор – эмиттер течь не будет, в случае если это p-n-p транзистор переходы будут открыты и ток будет протекать.

    Расчет: Р2 = 60 мВт; fв = 280 кГц; Ркр мах = 4·60 = 240 мВт; ан· Ркр мах =300·1,8 = 430 мВт. Рк мах = 1 Вт.

    Рк мах ³ ан· Ркр мах. Из p-n-p транзисторов подходит КТ629А по мощности, проверяем частотные свойства. fh21 = 4,1 МГц > 3·0,28 = 0,84 МГц. Þ Подходит по всем условиям.

    Режим работы транзистора, определяемый током покоя коллектора Iк и постоянной составляющей напряжения на переходе Uкэ, должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалось необходимая номинальная мощность сигнала и параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых. По мощности и заданному напряжению источника питания Е0 определяем режим работы выходного транзистора:

    Uкэ = а·Е0 = 0,63·Е0 = 15 В. (2.4).

    Iк = Ркр max/Uкэ = 240/15 = 16 мА. (2.5).

    Где а = 0,6…0,8 – коэффициент, учитывающий, что часть напряжения источника питания упадет на резисторе цепи эмиттера по постоянному току. Должны выполняться следующие условия применительно к выбранному транзистору:

    Uкэ max ³ 2Uкэ, 50 > 15·2 = 30; (2.6);

     iк max ³ ан·Iк, 1000 > 16·1,8 = 28,8;  (2.7);

    tпр max £ (0,9…0,95)·tп max; (2.8).

    Максимально допустимые значения Рк мах, iк max, Uкэ max от температуры перехода, определяемых величин тепловых сопротивлений: промежутков переход – окружающая среда (Rпс), переход – корпус (Rпк), корпус – окружающая среда (Rкс). При выборе транзистора желательно обойтись без внешнего теплосвода. В этом случае:

    tпр мах  =  tc мах  + Rпс·Pkp max = 40 + 120·0,24 = 68,8 0С; (2.9).

    Проверяем условие (2.8):  68,80С < 0,9·1350С = 121,50С.  Все условия (2.6, 2.7, 2.8) были соблюдены, а так же в реальной схеме можно обойтись без теплосвода, так как условие (2.8) соблюдено.

    Приведем параметры выбранного транзистора в виде таблице:

    Таблица П.2.1.

    Транзистор

    Pk max, Вт

    fh21,

    МГц

    fT, МГц

    Uкэ max, В

    ik max, A

    tп, 0C

    Rпс, 0С/Вт

    IКБ0, мкА

    Ск, пФ

    rб`Ck,

    пс

    h21

    h21 max/ min

    min

    max

    КТ629А 1,0 4,1 250 50 1,0 135 120 5 25 200 25 61 150 6,0

    По найденным значениям Uкэ и Iк находим оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока.

    Rн = x·Uкэ/xiIk = 15·0,8/0,8·16 = 937,5 Ом (2.13).

    Где x - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзистора средней и высокой мощности), x = 0,7…0,8; xi – коэффициент использования коллекторного тока xi = 0,8…0,95.

    Вычислим коэффициент трансформации выходного (КПД трансформатора равен 1):

    ;  (2.14).

    Проверим выполнение условие:

    мВт > 1,2·P2 = 1,2·60 = 70 мВт. (2.15)

     Условие выполнено, переходим к следующему пункту.

    2.3   Расчет необходимого значения глубины обратной связи.

    Основное назначение ОС заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышении стабильности коэффициента усилителя. Требования по линейности оказываются, как правило, более жесткими и определяют необходимое значение глубины ОС.

     (2.16).

    где kГF = 0,04 - коэффициент гармоник усилителя с ОС, приведенный в задании параметров.

    kГ = коэффициент гармоник усилителя без ОС, который следует принять равным ориентировочно (2…3)%.

    Нелинейные искажения усилителя определяются выходным каскадом, к входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала.


    2.4   Определение числа каскадов усилителя и выбор транзисторов предварительных каскадов.

    Для расчета общего числа каскадов N усилителя (рис 2.2) следует выбирать транзисторы предварительных каскадов из серии маломощных транзисторов, проверив их только по одному условию – частоте. Подходят все транзисторы p-n-p типа fh21 ³ (1,5…3)fВ. В каскадах предварительного усиления целесообразно использовать  одинаковые транзисторы.

    При проектировании входного каскада  следует выбирать условия работы, соответствующие малому значению коэффициента шума и, в частности обеспечивать оптимальное для транзистора входного каскада значение сопротивления источника сигнала. Поэтому связь цепи усиления с источником сигнала целесообразно делать трансформаторной (рис. 2.2). коэффициент трансформации входного трансформатора n` выбирается из условия получения оптимального по шумам сопротивления источника сигнала RГ1 опт для транзистора входного каскада.

    ; (2.17).

    Величина RГ1 опт  зависит от частотных свойств транзистора (RГ1 опт = 200…500, при fТ £ 0,1 ГГц; RГ1 опт = 100…300, при 0,1£ fТ £ 1 ГГц; RГ1 опт = 50…150, при fТ ³ 1 ГГц;).

    Число предварительных каскадов усиления и типов транзисторов для них определяется следующими двумя критериями:

    1)   коэффициент усиления без ОС К должен быть достаточным для обеспечения заданного значения КF при требуемой величине F;

    2)   транзисторы этих каскадов должны быть достаточно высокочастотными, чтобы  выполнялись условия устойчивости (п.6).

    Условие (1) выполняется, если

    N ³ 1 + lgM/lg(b·h21); (2.18).

    Где M = n`Rвх(1+R1/ Rвх)KFF/[n``R2(1-R1/ Rвх F)h21 N]; (2.19).

    b – коэффициент, учитывающий потери в межкаскадных цепях, b = 0,5…0,75; h21 – параметр транзисторов предварительных каскадов, а h21 N – параметр выходного транзистора. Входного сопротивление  усилителя без ОС Rвх » h11,1/(n`)2, где h11,1 = 300…3000 Ом. При согласовании входного сопротивления усилителя с внутренним сопротивлением  источника сигнала (R1 = Rвх F).

    M = (h11,1 + RГ1 опт)KFF/(2n`n``R2h21N);  (2.20).

    Для выполнения условия (20) достаточно, чтобы:

    ; (2.21).

    Производим выше приведенные расчеты:

    M = (300 + 125)·60·50/(2· 2,5· 0,91·150·61) = 30,53; (2.20).

    N ³ 1+lg30,53/lg[0,75·37] =  1 + 1  @ 2; Þ N = 2; (2.18).

    ; (2.21).

    Все условия (2.18 … 2.21) были соблюдены.

    Из выражения (2.18) определяем число каскадов, равное двум.

    2.5   Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления.

    Нестабильность коэффициента усиления связана с разбросом параметров элементов и отклонением режима работы активных элементов схемы из–за изменения температуры окружающей среды и напряжения источника питания. Поскольку  режимы работы стабилизируются, а разброс номинальных значений пассивных элементов невелик, то основная нестабильность SF вызывается значительным разбросом коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h21.

    .

    Относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя с ОС в F раз меньше, чем относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя без ОС. Стабильность коэффициента усиления будет л удовлетворять требованиям технического задания, если

    ; (2.22).

    Здесь SF – результирующая относительная нестабильность коэффициента усиления, выраженная в дБ и соответствующая его изменениям от минимального до максимального значений; FMS – местной ОС, а если ее нет, то FMS = 1.

    Проверим  условие (2.22): F = 50 > 0,75·20·2(lg(70/20) + lg(150/25))/0,5 = 39,67.

    Приведем в виде таблицы параметры выбранного транзистора:

    Таблица П.2.2.

    Транзистор

    Pk max, мВт

    fh21,

    МГц

    fT, МГц

    Uкэ max, В

    ik max, мA

    tп, 0C

    Rпс, 0С/Вт

    IКБ0, мкА

    Ск, пФ

    Rб`Ck,

    Пс

    h21

    h21 max/ min

    min

    max

    КТ363А 150 32,4 1200 15 30 150 0,7 0,5 2 50 20 37 70 3,5

    Страницы: 1, 2, 3


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.