Курсовая работа
по усилительным устройствам.
ВАРИАНТ № 7
Выполнил: ст.гр.04 - 414 Уткин С.Ю.
Проверил: Харламов А.Н.
ЭТАП №1
Исходные данные для расчета .
Еп=10 В; Rи=150 Ом; Rк=470 Ом; Rн=510; Сн=15 пФ ;Tмин=-30град; Тmax=50град;
Требуемая нижняя частота : Fн=50 кГц.
Используемый тип транзистора: КТ325В (Si ; N-P-N ; ОЭ)
Нестабильность коллекторного тока -
Параметры транзистора:
Граничная частота - Fгр = 800Мгц.
Uкбо(проб)=15В.
Uэбо(проб)=4В.
Iк(мах)=60мА.
Обратный ток коллектора при Uкб=15В : Iкбо<0.5мкА (при Т=298К).
Статический коэффициент усиления тока базы в схеме с ОЭ: h21=70…210.
Емкость коллекторного перехода: Ск<2.5пФ.(при Uкб=5В)
rкэ(нас.)=40 Ом.
Постоянная времени цепи обратной связи: tк<125 нс.
Для планарного транзистора -
технологический параметр
= 6.3
Предварительный расчет.
Исходя из значений Еп и Rк , ориентировачно выберем рабочую точку с параметрами Uкэ=4В и Iкэ=1мА.
Типичное значение , для кремниевых транзисторов: Uбэ=0.65В.
Uкб=Uкэ-Uбэ = 3.35В
=2.857 пФ.
=275Ом - Объемное сопротивление базы.
Iб = Iкэ/h21 = 8.264e-6 - ток базы. Iэ = Iкэ - Iб = 9.9e-4 - ток эмиттера.
rэ = 26е-3/Iэ = 26.217 - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.
Параметр n = rэ/rб + 1/h21 = 0.103 (Нормированное относительно Fгр значение граничной частоты)
Для дальнейших расчетов по заданным искажениям в области нижних частот зададимся коэффициэнтами частотных искажений .
Пускай доля частотных искажений , вносимых на нижней частоте разделительным конденсатором Ср , окажеться в к=100 раз меньше чем конденсатором Сэ , тогда коэффициенты частотных искажений
равны: Мнр = 0.99 , а Мнэ = 0.71( Определяются по графику)
= 2.281е-8 Ф;- емкость разделительного конденсатора.
Оптимальное напряжение на эмиттере выбирается из условия :Uэ = Еп/3, это позволяет определить величину Rэ.
Rэ =
=3.361е3 Ом;
=3.361В - Напряжение
на эмиттере.
Rф=(Еп - Uкэ)/Iкэ - Rк - Rэ = 2.169е3 Ом;- сопротивление RC - фильтра в коллекторной цепи.
Применение Н.Ч. - коррекции позволяет использовать разделительный конденсатор меньшей емкости.
= 4.062е-9 Ф;- скорректированное значение разделительного
конденсатора.
= 9.551е-10 Ф; - емкость фильтра в цепи коллектора.
= 7.889е-8 Ф;-
Емкость эмиттера.
Расчет цепи делителя , обеспечивающей заданную температурную нестабильность коллекторного тока.
= 1.487е-6 А; - неуправляемый ток перехода коллектор-база.
=0.2 В; -сдвиг входных характеристик .
=3.813е-5 А. -ток
делителя.
= 1.052e5 Ом
=1.291e5Ом
Номиналы элементов, приведенные к стандартному ряду.
Rф=2.2е3 Ом; Rэ=3.3е3Ом; Rб1=1е5Ом ; Rб2=1.3е5 Ом; Cр= 4е-9 Ф; Cф= 1е-9 Ф; Cэ=7е-8Ф;
Оценка результатов в программе «MICROCAB»
1. Оценка по постоянному току.
2.1А.Ч.Х. - каскада.
2.2 А.Ч.Х. - по уровню 07.
Реализуемые схемой - верхняя частота - Fв = 2.3Мгц и коэффициент усиления К = 22Дб = 12.6
ЭТАП №2
Задание: Обеспечить за счет выбора элементов либо модернизации схемы
увеличение К в два раза(при этом Fв - не должно уменьшаться) и проверить правильность расчетов на Э.В.М.
РАСЧЕТ.
Требования к полосе частот и коэффициенту усиления:
К = 44Дб = 158 Fн =50 Кгц Fв =2.3Мгц
Uкб=Uкэ-Uбэ = 4.35В
=2.619 пФ.
=300Ом - Объемное сопротивление базы.
Оценка площади усиления и количества каскадов
в усилителе.
=8.954 е7 Гц - Максимальная площадь усиления
дифференциального каскада.
Ориентировачное количество каскадов определим по номограммам ,
так как
=39 , то усилитель
можно построить на двух некорректированных каскадах.
Требуемая верхняя граничная частота для
случая , когда N = 2 ( с учетом , что фn =
=0.64)
Fв(треб)=Fв/фn = 3.574е6 Гц
Требуемый коэффициент усиления одного
каскада К(треб)=
= 12.57
Требуемая нижняя граничная частота Fн(треб)=FнХфn =3.218e4
Реализуемая в этом случае площадь усиления
=4.5е7 Гц
Расчет первого (оконечного) каскада.
Определим параметр
= 1.989
Оптимальное значение параметра
=0.055
Этому значению параметра
соответствует ток
эмиттера равный:
Iэ =
=2мА
Соответственно Iкэ =
= 2мА и Iб
=