Расчет импульсного усилителя. Определение коэффициента усиления. Сопротивление делителя с учетом коэффициента температурной стабильности

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный Государственный Технический Университет

(ДВПИ им.  Куйбышева)

Кафедра РТС

”Расчет импульсного усилителя”

Пояснительная записка к курсовому проекту

по предмету “Основы схемотехники”.

Выполнил: студент группы Р-4011

Проверил:

Владивосток  2007

Содержание

1. Задание…………………………………………………………………………..…….3

2. Обоснование выбора схемы………………………………………………………..3

3. Расчет……………………………………………………………………………...…..4

            3.1. Определение коэффициента усиления……………………………..…...4

            3.2. Выбор типа транзистора для выходного каскада усилителя ..……...4

            3.3 Сопротивление резисторов в цепи коллектора (R3;R5)........................5

            3.4. Напряжение питания(En)…………………………………………………5

            3.5. Сопротивление в цепи эмиттера (R4)……………………………….…..5

            3.6Сопротивление делителя с учетом коэффициента температурной стабильности…………………………………………………………………………….5

3.7.Основные параметры выходного каскада………………………………6

            3.8.Расчет емкостей конденсаторов С1, С2, С3, С4……………………...….6

            3.9. Расчёт входной цепи ……………………………........................................7

4. Список литературы…………………………………………………………….……8

5.Приложение А……………………………………………………………….………..8

8.Перечень элементов………………………………………………………………….9

9.Схема электрическая принципиальная…………………………………………..10

10.Функциональная схема……………………………………………………….……11

1.Задание

Источник сигнала Eг= 14 mВ и Rг= 7000 Ом, обеспечивает время установления t_У< 0,2 мксек, спад вершины Δ< 4% и 2Uвых= 20В на нагрузку Rн= 400 Ом и Сн= 400пФ при Траб=50град. Длительность импульса t_и= 40мксек.

2.Обоснование выбора схемы.

При расчете усилителя мы используем фазоинверсный выходной каскад.  Фазоинверсные каскады предназначены для получения двух выходных сигналов, равных по амплитуде и противоположных по фазе, необходимых для обеспечения работы двухтактных каскадов усиления мощности. В качестве такого каскада могут использоваться одноактный трансформаторный каскад, резисторный каскад с разделённой нагрузкой и каскады с эмиттерной связью.

Недостатком трансформаторного инверсного каскада является, в первую очередь наличие трансформатора, что приводит к большим массогабаритным показателям усилителя, что не желательно.

При использовании каскада с разделённой нагрузкой надо иметь в виду, что он не усиливает входной сигнал, и обладает по каждому выходу разными выходными сопротивлениями, что скажется на симметричности выходного сигнала.

Каскад с эмиттерной связью по сравнению предыдущими обладает значительным коэффициентом усиления по напряжению, равными выходными сопротивлениями и соответственно большей симметрией выходных  сигналов. И еще одним достоинством этой схемы является простота её расчета, так как достаточно рассчитать только одно плечо каскада.

3.Расчет

3.1.Расчёт коэффициента усиления.

Порядок расчёта взят из [1].

Сквозной коэффициент усиления:

Коэффициент передачи входной цепи:

Найдём расчетный коэффициент усиления каскада:

Т.к. коэффициент усиления усилителя достаточно большой, то для обеспечения необходимого коэффициента усиления есть необходимость в многокаскадном усилителе, данный коэффициент усиления можно реализовать с помощью эмиттерного повторителя и двух каскадов промежуточного усиления. Примем что наш сигнал одиночный и усилитель работает в режиме класса АВ.

3.2.Выбор типа транзистора для выходного каскада усилителя:

Транзистор выбираем, с помощью нахождения граничной частоты Ft. Для данного транзистора Ft = 150 МГц. Также важным критерием выбора транзистора является параметр Н₂₁. В моем случае . Указанным требованиям удовлетворяет транзистор типа КТ608Б. Вольт - амперные характеристики транзистора КТ608Б смотреть в “Приложении A”.

Параметры транзистора (при Iko= 0,04A; Uкэo= 60 B):

Н₂₁=80;Fгр=200*10⁶Гц;U_кэ=5В;I_к=0,2А;U_кэнас=1В; I_б=0,08А; С_к=15пФ; U_кб=5В; С_э=50пФ; I_kmax=0,4А; I_кбо=5мкА; U_к=10В;

с

Рассчитаем h – параметры транзистора:

3.3.Сопротивление резисторов в цепи коллектора (R3;R5):

Порядок расчёта взят из [5].

R3 = R5

Резистор со стандартным сопротивлением, которое соответствует действующему ГОСТу:

Rк = 110 Ом

3.4.Напряжение питания (En):

Порядок расчёта взят из [1].

U_кэнас = 1В

Выберем En из условия:

Так как у нас используется импульсный усилитель то верно следующее равенство:

 тогда

Согласно ряду напряжений E₀ = 42В

Тогда U_k0 = 0,8E₀;  U_k0 = 33,6B

Согласно ГОСТ выбираем U_k0 = 36В

3.5.Сопротивление в цепи эмиттера (R4):

Данные для расчёта взяты из [1].

Резистор со стандартным сопротивлением, которое соответствует действующему ГОСТу:

Rэ = 20Ом.

3.6.Сопротивление делителя с учётом коэффициента температурной нестабильности:

Порядок расчёта взят из [4].

Т.к. в справочнике данные транзистора даны для температуры 20С то, при заданной  рабочей температуре  окружающей среды T_раб = 50С, надо учесть это изменение температуры.

Δt= Т_раб-20^о= 50-30= 20^о С

Рассчитаем коэффициент усиления по току:

Рассчитаем коэффициент температурной стабильности:

Допустимое значение St лежит в пределах [3,10]. В данном случае схема наиболее стабильная, но имеет значительный недостаток: сложность в обеспечении схемы.

Сопротивления резисторов в цепи делителя (R1 и R2):

Резистор со стандартным сопротивлением, которое соответствует действующему ГОСТу:

R1 = 7,5Ом

Резистор со стандартным сопротивлением, которое соответствует действующему ГОСТу:

R2 = 1 Ом

Найдём ток делителя:

3.7.Основные параметры выходного каскада:

Порядок расчёта взят из [4].

Так, как в моём случае g22 << (1/Rk), то влиянием параметра g22 пренебрегаю, при этом эквивалентное сопротивление