Схемотехника.Проектирование.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Тактико-технические требования (ТТТ) к заданию . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Общие сведения об электронных усилителях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3. Расчет элементов схемы (проектирование усили-теля по постоянному сигналу) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
4. Определение параметров транзистора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5. Расчет параметров усилителя в области средних частот . . . . . . . . . . 21
6. Расчет элементов схемы и анализ усилителя в области нижних частот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
7. Анализ усилителя в области верхних частот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8. Выводы по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Приложение А. Усилитель. Схема электрическая принципиаль-ная 31
Приложение Б. Усилитель. Перечень элементов . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Приложение В. Усилитель. Плата печатная . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Коэффициент усиления рассчитывается по формуле [4, С.71]:
, (41)
где
907 Ом. (42)
После подстановки соответствующих значений получим:
110. (43)
Входное сопротивление в области средних частот рассчитывается по формуле:
0,00837 1/Ом. (44)
Откуда
119 Ом. (45)
Выходное сопротивление любого четырехполюсника рассчитывается по формуле:
, (46)
где - выходное напряжение в режиме холостого хода, т.е. при условии, что ;
- выходное ток в режиме короткого замыкания, т.е. при условии, что .
Как показано в [7, С.336],
1300 Ом. (47)
6 Расчет элементов схемы и анализ усилителя в области нижних частот
Конденсаторы вызывают завал АЧХ в области нижних частот. Для уменьшения частотных искажений в области нижних частот примем, что частота среза, вносимая конденсаторами, 3 кГц. Такое условие вносит ограничения только на емкости конденсаторов, которые всегда можно выбрать сколь угодно большими.
Частота среза в области нижних частот , обусловленная только конденсатором , определяется формулой:
, (48)
Откуда
0,46 мкФ. (49)
Выбираем конденсатор типа К10-17 и округляем полученное значение до ближайшего стандартного номинала:
:К10-17-1б-Н50-0,47 мкФ±20%.
Частота среза в области нижних частот , обусловленная только конденсатором , приблизительно определяется формулой:
, (50)
Откуда
12,3 нФ. (51)
Выбираем конденсатор типа К10-17 и округляем полученное значение до ближайшего стандартного номинала:
:К10-17-1б-Н50-0,015 мкФ±20%.
Частота среза в области нижних частот , обусловленная только конденсатором , приблизительно определяется формулой:
, (52)
Откуда
0,408 мкФ. (53)
Выбираем конденсатор типа К10-17 и округляем полученное значение в большую сторону до ближайшего стандартного номинала:
: К10-17-1б-Н50-0,47 мкФ±20%.
С учетом значений конденсаторов аналитическое выражение для АЧХ в области нижних частот может быть представлено в виде:
. (54)
На рис.10 приведен график АЧХ усилителя, промоделированный с помощью программы компьютерной алгебры MathCad.
Рис.10 График АЧХ усилителя в области нижних частот
Частота среза в области нижних частот 5 кГц.
Коэффициент частотных искажений в области нижних частот вычисляют по формуле:
1,00009. (55)
7 анализ усилителя в области верхних частот
АЧХ усилителя в области верхних частот описывается формулой:
, (56)
где - частота среза в области верхних частот, которая определяется формулой:
, (57)
де = - постоянная времени в области верхних частот.
Значение емкости рассчитывают по формуле:
. (58)
Значение емкости (дифференциальная емкость перехода база-эмиттер), определяется формулой:
=, (59)
де - граничная частота передачи тора для схемы ОЭ (паспортный параметр транзистора);
- - дифференциальная емкость перехода база-коллектор (паспортный параметр транзистора), значение которой определяют через постоянну времени цепи обратной связи:
80,3 пФ. (60)
92 Ом. (61)
=58 пФ, (62)
Значение емкости :
8,1 нФ. (63)
Значение постоянной времени :
=0,028 мкс. (65)
Значение частоты среза :
5,68 МГц. (65)
На рис.11 приведен график АЧХ усилителя в области верхних частот, промоделированный с помощью программы компьютерной алгебры MathCad.
Рис.11 График АЧХ усилителя в области верхних частот
Коэффициент частотных искажений в области верхних частот рассчитывают по формуле:
1,012. (55)
8 Выводы по работе
В работе произведен расчет импульсного широкополосного усилителя на транзисторе КТ 301Г. Усилитель имеет коэффициент усиления =110 в диапазоне частот от 5 кГц до 5,68 МГц. Усилитель позволяет усиливать импульсный сигнал с периодом повторения =3 мкс и длительностью импульса =1,1 мкс при напряжении =0,8 В на нагрузке =3 кОм.
Коэффициент частотных искажений в области верхних частот не превышает значения 1,012.
Коэффициент частотных искажений в области нижних частот не превышает значения 1,00009.
ЛИТЕРАТУРА
1. Яночкин В.Н. Проектирование усилителей радиочастоты с электронной перестройкой. Учебное пособие. 1990. 63 с.
2. Яночкин В.Н. Лекции по курсу «Схемотехническое проектирование АИУС». БГТУ. 2014 г.
3. Ржевкин В.А., Яночкин В.Н. Усилители радиоэлектронных систем. Учебное пособие. 1992. 82 с.
4 Войшвилло Г.В. Усилительные устройства: Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1981.-264 с.
5. Петухов В.М. Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. Справочник. - М.: КУбкК-а, 1996. -672 с.
6. Федотов Я.А. Основы физики полупроводниковых приборов. Изд. 2, испр. и доп. Изд-во «Советское радио», 1970, 592 с.
7. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд.4-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1977. 672 с.
Приложение А
Усилитель. Схема электрическая принципиальная
Приложение Б
Усилитель. Перечень элементов
Позиция Наименование Конденсаторы , К10-17-1б-Н50-0,47 мкФ±20% ЯАВЦ.673511.004 ТУ К10-17-1б-Н50-0,015 мкФ±20% ЯАВЦ.673511.004 ТУ Резисторы С2-33Н-0,125-6,8 кОм±2% -А-В ОЖО.467.173 ТУ С2-33Н-0,125-680 Ом±2% -А-В ОЖО.467.173 ТУ С2-33Н-0,125-1,3 кОм±2% -А-В ОЖО.467.173 ТУ С2-33Н-0,125-130 Ом±2% -А-В ОЖО.467.173 ТУ Транзисторы Транзистор КТ-301Г ГОСТ 11630-70
Приложение В
Плата печатная
Шаг координатной сетки 2,5 мм
2