Схемотехническое проектирование усилителя импульсных сигналов (структура усилителя - OЭ-ОК-ОЭ, Еп+ 5 В, Еп- 5 В)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Расчет элементов схемы из условия обеспечения требуемого значения тока Iко.

Пусть требуемую определенность и стабильность выбранных значений коллекторных токов во всех каскадах схемы обеспечивает напряжение Uэ0=1 В. (U01,7В).

1.  Для создания в третьем каскаде напряжения Uэ03=1 при токе Iэ03 = 2мА необходимо в эммитерные цепи его транзистора включить резистор

Rэ3=URэ3/ Iэ03=1/0.002=500 Ом

2.  Определение токозадающих разностей потенциалов U03, U02, U01 для третьего, второго и первого каскадов.

U03=Uэ02=URэ2=Uэ03+0.7=1+0.7=1.7В

U02=URk1=URэ2 +0.7=1.7+0.7=2.4В

U01=UR2=Uэ01 +0.7=1+0.7=1.7В

3.  Определение нижнего предела допустимого значения тока делителя Iдел.

Iб0=0.002/100=20мкА

Iдел=25 Iб0=0.5мА

4.  Определение значений резисторов, создающих тербуемые токозадающие разности потенциалов U0

R2=U01/Iдел=1.7В/0.5мА=3.4кОм

Rк1=U02/Iк01=2.4В/2мА=1.2кОм

Rэ1=U03/Iэ02=1.7В/2мА=0.85кОм

Rэ2= URэ2/Iэ02=1.7В/2мА=0.85кОм

5.  Определение значения R1, учитывая, что падение напряжения на нем:

UR1=E+-E--U01=5-(-5)-1.7= 8.3В

R1= UR1/( Iдел- Iб0)= UR1/Iдел=8.3В/0.5мА17кОм

6.  В 3м каскаде условие линейного режима работы сохраняется при значениях сопротивления коллектора Rk3, удовлетворяющих неравенству

Rk3=2.4кОм

7.  Выбор величины резисторов из стандартного ряда сопротивлений:

R1 ~ 16 кОм

R2 ~ 3.3 кОм

           Rк1 ~ 1.2 кОм

      Rк3 ~ 2.4 кОм

Rэ1~0.82 кОм

Rэ2 ~ 0.82 кОм

           Rэ3 ~ 0.51 КОм

Этап 5.Анализ воздействия дестабилизирующих факторов на работу каскада на постоянном токе.

Эквивалентная схема:

Расчет нестабильностей:

Dt = 60

ΔUбэt=0.0021*Dt=0.126

Δβt=0.005*100*60=30

ΔUбэT=0.05

ΔβT=10

ΔUбэ=0.176

Δβ=40

UT=0.026

m=1+=1.02

g21=Ik/mUT=0.075

g11=g21/β=0.75*

g22=0.13*

g21ок= -g11- g21=-0.076

g11ок= g11= 0.75*

g22ок= g21+ g11+ g22=0.076

Rб1=R1||R2=2,7КОм

Rб2=Rвыхоэ||Rэ2=31Ом

Rб3=Rвыхок|| Rэ3=42*Ом

Расчет коэффициентов передачи транзисторов:

K3=KокFКок= g21 Rн3/(1+ g21 Rн3)

K2=KокFКок= g21 Rн2/(1+ g21 Rн2)

Rн3= Rэ3

Rн2= Rвыхок||  Rэ3

K3=0.97

K2=0.99

Расчет собственных нестабильностей коллекторных токов:

ΔIk1= ΔUбэ* g21/(1+ g21 Rэ1+ g11 Rб1)=2*

ΔIk2= Δβ* Iб0(1+g11ок Rб2)/(1+ g21ок Rэ2+ g11ок Rб2)=2.5*

ΔIk3= ΔUбэ* g21/(1+ g21 Rэ3+ g11 Rб3)=1.8*

ΔI= 6.3*

Этап 6. Мероприятия по снижению влияния источников нестабильности.

Изменение конфигурации схемы, обеспечивающее создание в ней петли ООС:

Расчет петлевой передачи:

К1=Rk1||gвхокf=g21 Rk1/(1+ g21 Rэ1)=1.44

К2=Rэ2||gвхок= g21 Rэ2/(1+ g21 Rэ1)=0.984

К3=Rэ3||Z’’= g21 Rэ3/(1+ g21 Rэ3)=0.974

Кd= R2/( R2+ R1)=0.17

T= Кd* К1 * К2 * К3=0.234

F=1+T=1.234

ΔIF= 6.3*/F=0.51*

Этап 7.Оценка предельно допустимого сопротивления нагрузки.

tн=200*

fв=0.35/ tн=1.7*

fs=0.026f0β(f0)/rбIk=4.3*

fsF= fs*(1+ g21 RF)= fs*Fоэ=8.6*

εs1==1.9*

εs2==1.9*

εs=3.8*

Расчет значений входной и выходной емкости транзисторов.

Для ОЭF

Cвх= +Ck(1+КоэF)=9.6*

Свых=5.3*

Для ОК

Cвх= к=1.6*

СП1вых1вх2м=5.3*+1.6*+1*=7.9*

СП3вых3вх1м=5.3*+9.6*+1*=15.9*

Свх= Свх1м=9.6*+1*=10.6*

τвх= Свх/gэкв

gэкв=(g11+1/R1+1/R2+1/Rc)

fвх=1/(2 τвх)

εвх==1.6*

Определение спада εнΣ

εнΣ= εΣ- εsΣ – εвх=0.29

εнΣ1=0.5*0.29=0.145

εнΣ3=0.5*0.29=0.145

Определение предельно допустимого значения проводимости gэкв

gэкв1=1,6*

gэкв3=2,9*

Определение предельно допустимого значения сопротивления Rk*

Rk1*=1/ gэкв- 1/gвых1-1/gвх2=200 Ом˂ Rk1

Rk3*=1/ gэкв- 1/gвых3-1/gвх1=620 ОМ˂ Rk3

Таким образом, необходимо Rk стоящие в коллекторе разделить на Rk*и Rk**

Rk1**= Rk1- Rk1*=1Ком

Rk3**= Rk3- Rk3*=1.8КОм

→в состав схемы надо вводить дополнительные блокирующие конденсаторы Сб

Этап 8.Организация конфигурации схемы для обеспечения ее работы на переменном токе.

Этап 9.Определение значений емкостей разделительных и блокировочных конденсаторов.

Δ=5%/100%=0.05

ΔСб1= Δ

 

ΔСб2= Δ

 

ΔСб4= Δ

ΔСб3= Δ

ΔСр1= Δ

ΔСр2= Δ

f1= ΔСб1/2πτи=9.4

f2= ΔСр2/2πτи=1.9

f3= ΔСб3/2πτи=9.4

f4= ΔСр1/2πτи=1.9

f5= ΔСб4/2πτи=1.9

f6= ΔСб2/2πτи=1.9

fн= Δ/2πτи=22.7

Определение требуемых значений емкостей.

(Сб>>1/2fнR*)

Cр1=1.5*

Сб1=56*

Cр2=1.7*

Сб3=43*

Сб4=3.7*

Сб2=3.7*

В соответствии со стандартным рядом конденсаторов выбираем значения емкости:

Cр1=1.5мкФ

Сб1=56мкФ

Cр2=1.7пФ

Сб3=43мкФ

Сб4=3.9мкФ

Сб2=3.9мкФ

Этап 10. Оценка значения коэффициента усиления тракта в целом.

KΣ=KвхK1K2K3

При расчете используем усредненные g-параметры.

Ik01=0.002

Ik02= Ik0+Umgэкв=0.0062

RF=13.55

g21=0.15

g11=g21/β=0.0015

KΣ=143

Вывод:

В курсовой работе был спроектирован усилитель импульсных сигналов на структуре ОЭ-ОК-ОЭ.

При выборе типа проводимости (этап 1) было учтено, что: полярность сигнала на входе усилителя положительна, следовательно, первый транзистор имеет проводимость n-p-n. Так как он включен в схему как ОЭ, то сигнал на его выходе имеет отрицательную полярность. Второй транзистор включен как ОК и на его входе сигнал отрицательный, то он должен иметь полярность

 p-n-p. Транзистор в схеме ОК фазу не переворачивает, следовательно, на входе третьего транзистора сигнал имеет отрицательную полярность. Так как он включен как ОЭ, он должен иметь проводимость p-n-p.

При проектировании первоначальной схемы (этап 2) было принято решение о ненадобности установки резистора Rк2 во втором каскаде, так как оно не вносит заметного влияния и им можно пренебречь.

На этапе 3 был выбран ток коллектора одинаковый на всех транзисторах = 0.002А, так как с учетом допущений, принятых в курсовом расчете, увеличение тока коллектора в оконечном каскаде не приведет к улучшению работы тракта.

На последнем этапе был получен окончательный коэффициент усиления тракта KΣ=143

Список литературы:

1.  Павлов В.Н. Учебное пособие по курсовому проектированию «Аналоговая схемотехника

Похожие материалы

Информация о работе