|Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций |
|им.проф. М.А.Бонч-Бруевича |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|КУРСОВОЙ ПРОЕКТ |
|“Усилитель многоканальной системы передачи” |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Студент: Зайцев П.Ю. |
|Группа: МВ-75 |
|Проверил: |
|Друзина Н.Р. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Санкт-Петербург 1999 |

1.1 Введение.

Данное курсовое проектирование заключается в теоретической реализации многокаскадного усилителя по заданным параметрам. Проектирование следует начать с эскизного расчета усилителя.
1. Эскизный расчет усилителя (п.2).
Выбрать транзистор выходного каскада (п.2.2).
Рассчитать режим работы выходного каскада (п.2.2).
Рассчитать требуемую глубину ОС F (п.2.3).
Выбрать транзисторы предварительных каскадов и рассчитать коэффициент трансформации входного трансформатора n` (п.2.4).
Рассчитать число каскадов усилителя N (п.2.4).

Проверить выполнение условия стабильности коэффициента усиления и уточнить глубину ОС (п.2.5) .
2. Построение и расчет цепи усиления (К – цепи) по постоянному току (п.3).
Построить схему К – цепи усилителя (п.3.1, 3.2).
Выбрать режим работы транзисторов предварительных каскадов и нанести выбранные токи и напряжения в цифрах на схему К – цепи (п.3.2).
Рассчитать сопротивления резисторов схемы (п.3.2).
Выполнить расчет нестабильности режима работы схемы (п.3.3).
3. Расчет коэффициентов усиления и параметров АЧХ (п.4.).
Рассчитать коэффициенты усиления каскадов и общий коэффициент усиления.
Уточнить число каскадов.
Рассчитать частоты полюсов передаточной функции К – цепи. Уточнить типы транзисторов предварительных каскадов.
4. Расчет пассивных узлов структурной схемы усилителя (п.5).
Выбрать и рассчитать входную и выходную цепи.
Рассчитать элементы цепи ОС.
5. Расчет и построение характеристик передачи по петле ОС (п.6).
Рассчитать высокочастотного обхода и асимптотические потери Ат (п.6.2).
Построить ЛАХ Т(f) оптимального среза и сделать вывод о достаточной глубине ОС при выбранных запасах устойчивости (п.6.3).
6. Составление принципиальной схемы усилителя, выводы по результатам проектирования (п.7).

3 Задание параметров.

Вариант задания параметров берем из таблицы П.4.I. приложения 4 в методических указаниях по курсовому проектированию.
Т.о. вариант № 34, Р2 = 60 мВт. R2 = 150 Ом. R1 = 150 Ом. Rвх F = 150 Ом.
Rвых F = 150 Ом. KF = 60. SF = 0,5 дБ. fн = 6 кГц. fв = 0,28 МГц. kГF =
0,04%. E0 = -24В. tc maz = +40 0C.

Для более наглядоного вида приведем все выше заданные технические параметры в виде таблицы:

Таблица № П.1.2.
|№ |Величина |Вид |Значение |Единицы |
| | | | |измерения |
|1 |Выходная мощность |Р2 |60 |мВт |
|2 |Входное |R1 |150 |Ом |
| |сопротивление | | | |
|3 |Выходное |R2 |150 |Ом |
| |сопротивление | | | |
|4 |Входное |R1 F |150 |Ом |
| |сопротивление с ОС | | | |
|5 |Выходное |R2 F |150 |Ом |
| |сопротивление с ОС | | | |
|6 |Коэффициент усиления|КF |60 | |
| |с ОС | | | |
|7 |Результирующая |SF |0,5 |дБ |
| |нестабильность | | | |
| |коэффициента | | | |
| |усиления с ОС | | | |
|8 |Частота нижнего |fH |6 |КГц |
| |среза | | | |
|9 |Частота верхнего |fВ |0,28 |МГц |
| |среза | | | |
|10 |Коэффициент гармоник|kГF |0,04 |% |
|11 |Напряжение питания |Е0 |-24 |В |
|12 |Максимально |tc max |+40 |t0C |
| |допустимая | | | |
| |температура | | | |
| |переходов | | | |

Эскизный расчет.

1 Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью.

Коэффициент усиления усилителя с глубокой одноканальной обратной связью
(рис. 2.1) определяется параметрами пассивных цепей.

[pic]. (2.1)

Структурная схема усилителя без цепи ОС (цепь усиления) показана на рис 2.2
Цепь усиления должна коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения КF и необходимо значения глубины ОС F. Цепь усиления содержит 2 – 4 каскада и функционально разделяется на выходной каскад и предварительные каскады усиления.
Цепь ОС представляет собой пассивный 4-х полюсник с вносимым коэффициентом передачи В0. Нагрузкой цепи ОС является сопротивление входного шестиполюсника на зажимах 6-6 R`г. (рис. 2.1), а эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением R``г – выходной шестиполюсник. (на зажимах 5-
5).

2 Выбор транзисторов и расчет режима работы.

Расчет усилителя принято вести, начиная с выходного каскада. Он выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рис. 2.3), которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером, имеющей наибольшей коэффициент усиления мощности, и работает в режиме «А».
Транзистор выходного каскада выбирается по двум основным условиям:

Рк max ( ан( Ркр max, [pic], где Ркр max = (4…5)P2, ан = 1,4…2, [pic] .
Здесь Ркр max – максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме «А» и потерь мощности сигнала в выходной цепи; Рк max – максимально допустимая рассеивая мощность на коллекторе (берется из справочных данных на транзистор); ан
-коэффициент запаса, введение которого предполагает использование транзисторов в облегченном режимах для повышения надежности; h21 min и h21 max – крайние значения коэффициента передачи тока из справочных данных; fT** – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ; fh21 – частота среза по параметру h21.

Произведем расчет и сделаем выбор транзистора. Однако надо учитывать, что транзистор будем питать отрицательным зажимом источника питания, не так как показано на рисунке 2.3, а положительный зажим будем подавать на “землю”.
Отсюда следует, что транзистор должен быть p-n-p, потому как если это будет n-p-n транзистор, то переходы будут смещены в обратном направлении, а значит ток по цепи коллектор – эмиттер течь не будет, в случае если это p-n- p транзистор переходы будут открыты и ток будет протекать.

Расчет: Р2 = 60 мВт; fв = 280 кГц; Ркр мах = 4(60 = 240 мВт; ан( Ркр мах
=300(1,8 = 430 мВт. Рк мах = 1 Вт.

Рк мах ( ан( Ркр мах. Из p-n-p транзисторов подходит КТ629А по мощности, проверяем частотные свойства. fh21 = 4,1 МГц > 3(0,28 = 0,84 МГц. (
Подходит по всем условиям.
Режим работы транзистора, определяемый током покоя коллектора Iк и постоянной составляющей напряжения на переходе Uкэ, должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалось необходимая номинальная мощность сигнала и параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых. По мощности и заданному напряжению источника питания Е0 определяем режим работы выходного транзистора:

Uкэ = а(Е0 = 0,63(Е0 = 15 В. (2.4).

Iк = Ркр max/Uкэ = 240/15 = 16 мА. (2.5).

Где а = 0,6…0,8 – коэффициент, учитывающий, что часть напряжения источника питания упадет на резисторе цепи эмиттера по постоянному току. Должны выполняться следующие условия применительно к выбранному транзистору:

Uкэ max ( 2Uкэ, 50 > 15(2 = 30; (2.6); iк max ( ан(Iк, 1000 > 16(1,8 = 28,8; (2.7); tпр max ( (0,9…0,95)(tп max; (2.8).

Максимально допустимые значения Рк мах, iк max, Uкэ max от температуры перехода, определяемых величин тепловых сопротивлений: промежутков переход
– окружающая среда (Rпс), переход – корпус (Rпк), корпус – окружающая среда
(Rкс). При выборе транзистора желательно обойтись без внешнего теплосвода.
В этом случае:

tпр мах = tc мах + Rпс(Pkp max = 40 + 120(0,24 = 68,8 0С; (2.9).