Усилитель с обратной связью. Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов. Расчет статического режима

Министерство образования Российской Федерации

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра САПР ВС

УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

     Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине   «Схемотехника электронных средств»         

                                                                                               Выполнил: ст. гр. 152

        

               Проверил:

                       

Рязань 2004

СОДЕРЖАНИЕ

     1. Введение

2. Расчетная часть

2.1. Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов

2.2. Расчет статического режима

2.2.1. Выбор рабочей точки

             2.2.2.  Выбор сопротивлений R_к и R_э

             2.2.3. Расчет элементов фиксации рабочей точки

             2.2.4. Расчет второго каскада

             2.2.5. Выбор рабочей точки

             2.2.6.  Выбор сопротивлений R_к и R_э

            2.2.7. Расчет элементов фиксации рабочей точки

            2.2.8. Расчет входного каскада

            2.2.9. Выбор рабочей точки

            2.2.10.  Выбор сопротивлений R_к и R_э

           2.2.11. Расчет элементов фиксации рабочей точки

2.3. Расчет емкостных элементов

2.4. Расчет элементов обратной связи

2.5. Расчет реально достигнутого в схеме коэффициента усиления K разомкнутого усилителя в области средних частот

2.6. Построение характеристики Moc(w)

3. Моделирование

4. Заключение

5. Библиографический список

6. Приложения

1. ВВЕДЕНИЕ

Одиночные усилительные каскады имеют ограниченный коэффициент усиления, зависящий от параметров транзисторов и других компонентов схемы. Эти каскады, как правило, не в состоянии обеспечить требуемый коэффициент усиления. Поэтому используют многокаскадные усилители, представляющие собой последовательное соединение одиночных усилительных каскадов. 

Усилители электрических сигналов чаще всего выполняют на биполяр-ных или полевых транзисторах, включённых соответственно по схеме с ОЭ и ОИ.

В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта Microcap3.  При моделировании усилителя производится корректировка его параметров.

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1.  Расчет коэффициента усиления напряжения и числа каскадов.

По известным начальным данным  и  найдем значения тока и напряжения на нагрузке и их амплитудные значения:

 

Найдём коэффициент усиления замкнутого усилителя:

Усилитель на трёх каскадах ( n=3 ) описывается формулой:

отсюда можно найти , решая его как квадратное.

Причем нас интересует только отрицательный вещественный корень уравнения:

Коэффициент усиления разомкнутого усилителя равен:

Следовательно, усилитель можно реализовать на трех каскадах.

2.2.  Расчет статического режима.

2.2.1.  Выбор рабочей точки.

Расчёт статического режима усилителя начинается с оконечного каскада, выходные параметры которого определены требованиями технического задания.

Для режима класса А рабочая точка должна удовлетворять неравенствам:

;                               ,

Где =(1÷4)В – напряжение на коллекторе, соответствующее началу квазигоризонтального участка выходных ВАХ,

=0,7÷0,95 – коэффициент запаса.     

         Пусть

                  Пусть

По справочнику выбираем транзистор, удовлетворяющий следующим требованиям: 

Таким транзистором может быть КТ 3107Д. Его входные и выходные характеристики приведены в Приложении 1.

Выбранной рабочей точке соответствует ток  и напряжение .

2.2.2.  Выбор сопротивлений R_к и R_э .

Из стандартного ряда значений напряжения питания выбираем Е=27 В.

2.2.3.  Расчет элементов фиксации рабочей точки.

Фиксация рабочей точки для каскадов на биполярных транзисторах осуществляется резистивным делителем R_{1 ,}R₂. Для определения R₂ используется связь значения  R₂ с коэффициентом нестабильности N:

Выбираем N=2 ,следовательно

Зная , найдем :

Корректность расчета оценивается вычислением тока , причем необходимо соблюдение неравенства . Рассчитаем ток :

2.2.4.  Расчет второго  каскада.

Входное сопротивление оконечного каскада рассчитывается по формуле:

|||| 

где  - входное сопротивление транзистора, вычисляемое по входной характеристике в окрестности рабочей  точки, и равное 0,3 кОм.

Коэффициент усиления оконечного каскада равен =5, тогда:

Рассчитываем второй каскад аналогично оконечному, с полученными параметрами  и .

2.2.5  Выбор рабочей точки.

Рабочую точку выбираем по формулам:

;                               ,

             Пусть

                  Пусть

По справочнику выбираем транзистор, удовлетворяющий следующим требованиям: 

Таким транзистором может быть тот же транзистор КТ 3107Д.

Выбранной рабочей точке соответствует ток  и напряжение