Проектирование широкополосного усилителя из трех каскадов на микросхемах К265УВ6

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ                                                                        3

АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ                                                   4

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЯ                                                    5

Расчет выходного каскада                                                          12

Расчет промежуточного каскада                                           13

Расчет входного каскада                                                              15

АНАЛИЗ СПРОЕКТИРОВАННОГО УСИЛИТЕЛЯ                             19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                           20

 ПРИЛОЖЕНИЕ                                                                                           21

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Техническое задание на проектирование усилителя (вариант 60) :

ЭДС входного сигнала, В: 

Активное сопротивление нагрузки, Ом: 

Емкостное сопротивление нагрузки, Ф :  

Частотные искажения (НЧ) : 

Частотные искажения (ВЧ) : 

Минимальная рабочая температура (град.) : 

Максимальная рабочая температура (град.): 

Нижняя граничная частота, Гц : 

Верхняя граничная частота, Гц :  

Входное сопротивление, Ом : 

Коэффициент гармоник : 

Амплитуда выходного сигнала :  

Сопротивление источника, Ом : 

Нестабильность усиления : 

                       АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Рассчитываемый усилитель имеет невысокую граничную частоту, что не потребует применение высокочастотных усилительных секций. Небольшое выходное напряжение. А так как на выходе имеется высокоомная нагрузка, то можно применить на выходе усилителя такую же секцию, что и в промежуточных каскадах. Из-за высокоомной нагрузке  необходимо выполнять усилитель на микросхемах типа К265УВ3,6. На входе необходимо будет обеспечить согласование входного сопротивления усилителя с внутренним сопротивлением источника сигнала.

                        РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЯ

K.ç коэффициент запаса :

K.ð расчётный коэффициент усиления

N - число каскадов

K.i коэффициент усиления отдельного каскада

M.íi коэффициент частотных искажений на нижних частотах

M.вi коэффициент частотных искажений на верхних частотах

  нестабильность усиления

A = 1+Kb глубина обратной связи

K1 проигрыш в площади усиления по сравнению с простой параллельной коррекцией

j1k выигрыш, обеспечиваемый параллельной коррекцией при заданных частотных искажениях на высоких частотах M.вi

j.k окончательный выигрыш в площади усиления при эмиттерной коррекции

f.вi необходимая верхняя граничная частота каскада

Si необходимая площадь усиления каскада

Расчет выходного каскада

Такая площадь усиления может быть обеспечена усилительной секцией ОЭ-ОБ с применением коррекции эмиттерной противосвязью. В качестве усилительного элемента целесообразно использовать ИС К256УВ6

C.бк берем в пределах 5-10 пФ;- емкость монтажа, 5-10 пФ

Здесь вычисляется коллекторное сопротивление

Выберем коллекторное сопротивление :

Остаточное напряжение на коллекторе ( справ.)

Смещение на эмиттере (справочн.):

 величина коллекторного тока

Напряжение питания берем 9 вольт

 

 

 

Сопротивление базового делителя :

Суммарное сопротивление в эмиттере :

Напряжение смещения :

Напряжение на базе :

Необходимое смещение на базе для кремниевого транзистора :

Iк1 и I.к2 коллекторные токи транзисторов

напряжения коллектор-эмиттер транзисторов

Проверка допустимой мощности рассеяния :

Параметры транзисторов при данных напряжениях и токах :

 

 

 

Верхняя граничная частота транзистора

Сопротивления Сб'к для каждого  транзистора

R.г сопротивление эквивалентного генератора

C.0 - суммарная ёмкость нагрузки

 

Sк3 - максимально достижимая площадь усиления

Для оценки максимально  достижимого коффициента усиления наедем сопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления следующего каскада.

 

R.вх1.тр3 сопротивление транзистора с учётом обратной связи

 

R.э.ос3 сопротивление эмиттерной обратной связи

 

  относительное приращение коэффициента передачи по току

Выбираем максимальную по модулю нестабильность:

Постоянная времени каскада :

 

Постоянная времени транзистора (справочн.) :

 

 

 оптимальный коэфф. коррекции

  

Величина корректирующей емкости

    

Расчет элементов, определяющих АЧХ в области НЧ

 

  

   

    

    

    

   

         

            

              

Расчет промежуточного каскада

    

         

Напряжение питания берем 6.3 вольт.

Cопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления следующего каскада.

     

напряжения коллектор-эмиттер транзисторов

    

     

Проверка допустимой мощности рассеяния :

   

         

     

Сопротивление генератора :

     

    

Максимально достижимая площадь усиления промежуточного каскада :

     

Для оценки максимально  достижимого коффициента усиления наедем сопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления следующего каскада.

        

Сопротивление транзистора с учётом обратной связи:

       

      

Нестабильность усиления :

    

Постоянная времени каскада :

        

Постоянная времени транзистора (справочн.) :

           

Постоянная времени корректируемого каскада:

      

 оптимальный коэфф. коррекции

     

Величина корректирующей емкости

    

Расчет элементов, определяющих АЧХ в области НЧ

        

    

    

   

     

                   

                

Расчет входного каскада

    

          

           

          

        

           

Максимально достижимая площадь усиления выходного каскада :  

Для оценки максимально  достижимого коффициента усиления наедем сопротивление нагрузки с учетом входного сопротивления следующего каскада.

   

     

Постоянная времени каскада :

         

Постоянная времени корректируемого каскада:

   

 оптимальный коэфф. коррекции

   

Величина корректирующей емкости

      

    

        

       

       

      

       

         

АНАЛИЗ СПРОЕКТИРОВАННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Рассчитанный усилитель, спроектирован из трех каскадов на микросхемах К265УВ6. Из-за превышение допустимой мощности на микросхемах, необходимо будет обеспечить охлаждение. Так как излучаемое тепло необходимо отводить, то достаточно будет разместить на корпусах микросхем пассивное охлаждение, типа радиатор. Усилитель работает на высокоомную нагрузку и согласован с внутренним сопротивлением источника сигнала с входным сопротивлением. Коэффициенты нелинейных искажений для каждого каскада очень хорошие. В целом, усилитель по нелинейным искажениям отлично спроектирован. Чтоб этого добится были использованы корректирующие емкости в эмиттерной цепи для высокочастотной коррекций, а  на нижних частотах блокировочные и разделительные емкости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  В.В. Волошенко, А.Г. Григорьев, В.И. Юзов –“Аналоговые устройства: Программа курса, задания и методические указания к выполнению контрольной работы и курсового проекта”, г.Красноярск, КГТУ,1996г.

2.  В.И. Юзов -“Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (расчет каскадов и секций). Методические указания по курсу “Усилительные устройства”, г.Красноярск, КПИ, 1982г.