Проектирование широкополосного усилителя

Между выводами 11 и 13 микросхемы включен дополнительный резистор Rд=160 Ом, (рис.5.1), позволяющийснизитьэмиттерное сопротивление первого транзистора до значения:Расчет коллекторныхтоков:где EK=12,6 - напряжение питания К265УВ7Потенциалы в коллекторных и эмиттерных узлах:где IК, UК,E – токи и напряжения в соответствующих узлах.Падения напряжений на транзисторах составят:.где UKiи UЭi – напряжение на коллекторе и эмиттере соответствующего транзистора;Определение параметров транзисторов.ИС К265УВ7реализована на основе транзисторов КТ307Б, параметры которых приведены в таблице 5.2:Таблица 5.2 – Параметры транзисторов КТ307Бβmin=40СЭ=4,5 пФrК=300 кОмIKmax=20mAβmax=160СК=4,7 пФ∆r=0Pmax=15 мВтfT=250МГцIК0=0,5 мАIКИ=0,005Аξ= 1,5τОС=500 псUKmax=10 ВUКИ=2 ВТ.к IK1=IK2, то в пересчетеfТнет необходимости.Типовые параметры транзистора в рабочей точке (аналогично п 4.1)..Ом. пФ. пФ.В данной ИС не предусмотрен вывод непосредственно с эмиттера первого транзистора. Таким образом,необходимо учесть местную,частотно-независимую обратную связь:Основные показатели каскада:Значения входные сопротивлений первого и второго транзисторов, соответственно составят:Сопротивление нагрузки второго транзистора:RН=R7=50 Ом.Выходное сопротивление секции:Коэффициент усиления при работе без дополнительной обратной связи:Теоретический коэффициент усиления меньше полученного поэтому, с целю обеспечения равенства К=Кi,необходимо пересчитать R’5=R5+rдоп. ПринимаемИсходя из того что было пересчитано , значениеR’5 составит:....Окончательныезначения:Ом. Ом..rдоп–значение сопротивления, получаемого путем разделения Rд на два сопротивления: - включенное последовательно с R5, и Rд получаемое в результате шунтирующего эффекта емкости С5. В результате расчета получаемнеобходимыйкоэффициент усиления.Режим по постоянному току, при этом, не изменяется. Измененияв схеме,полученные в результате перерасчета, приведены на рисунке 5.2.еРис.5.2.Изменения в схеме из-за перерасчетаТаким образом, с учетом полученных данных:В расчете нестабильности необходимости нет, так как предполагается работа ИС в типовом режиме.Разработчик микросхемы гарантирует, что в данном режиме работы, значение нестабильности находится в пределах нормы.Постоянные времени каждого из транзисторов составит:где:RГ=16 Ом - выходное сопротивление ИС.Эквивалентная постоянная времени секции, соответствующая ей граничная частота и площадь усиления составят:Входное сопротивление усилительной секции:Определим значенияемкостей блокировочных и разделительных конденсаторов:Емкость разделительного конденсатора:Емкости блокировочных конденсаторов:τЭ1=τЭ2=0,4·τР1=19·10-3с...6.Расчетвходногокаскада, выполненного на ИС К265УВ7Схема входного каскада, выполненного на ИС К265УВ7, приведена на рисунке 6.1. Номиналы навесных элементов приведены в таблице 6.1.Рис. 6.1. Входной каскад выполненный на ИС К265УВ7Таблица 6.1 – Номиналы навесных элементовR1=10 кОмR4=680 ОмR7=590 ОмС1=15 нФС4=15 нФR2=1.2 кОмR5=30 ОмR8=520 ОмС2=15 нФR3=510 ОмR6=100 ОмRd=160 ОмС3=15 нФРасчет проводится аналогично расчету промежуточного каскада.Входное сопротивление усилительной секции:где αР1=1 - весовой коэффициент для разделительных конденсаторов.αЭ1= αЭ2=0,4 - весовой коэффициент для блокировочных конденсаторов.Емкости блокировочных конденсаторов:τЭ1=τЭ2=0,4·τР1=19·10-3с.7. Расчет истокового повторителяСхема истокового повторителя приведена на рисунке 7.1.Рис. 7.1. Схема истокового повторителяСправочные данные транзистора КП305Ж:Расчетные параметры транзистора КП305Ж:где Smin и Smax – минимальная и максимальная крутизна характеристики;Iсm - ток стока минимальный;Сзс – емкость перехода затвор – сток;Ri– сопротивление истока;I – номинальный ток транзистора;Сопротивление нагрузки истокового повторителя:где Rи– сопротивление истока;Rз– сопротивление затвора;Rз– входное сопротивление транзистора.Коэффициент усиления:Выходное сопротивление повторителя составит:где S – расчетная крутизна характеристики;Rн– сопротивление нагрузки;Входная емкость:Постоянная времени на верхних частотах:В расчете термостабильности режима нет необходимости, т.к.значение нестабильность для истокового повторителя чрезвычайно мало, и определяется лишь технологическим разбросом.Сопротивление затвора определяется в соответствии с выражением:Значение разделительной емкости на входе:8 Расчет амплитудно-частотной характеристики усилителяВыходной каскад:АЧХ выходного каскада на нижних частотахприведена на рисунке 8.1Рис. 8.1. АЧХ выходного каскада на нижних частотахАЧХ выходного каскада на высоких частотахприведена на рисунке 8.2.Рис. 8.2. АЧХ выходного каскада на высоких частотахПромежуточный каскад:АЧХ промежуточного каскада на нижних частотахприведена на рисунке 8.3.Рис. 8.3. АЧХ промежуточного каскада на нижних частотахАЧХ промежуточного каскада на высоких частотахприведена на рисунке 8.4.Рис.8.4. АЧХ промежуточного каскада на высоких частотахВходной каскад.АЧХ входного каскада на нижних частотахприведена на рисунке 8.5.Рис.8.5. АЧХ входного каскада на нижних частотахАЧХ входного каскада на высоких частотахприведена на рисунке 8.5.Рис.8.6 АЧХ входного каскада на высоких частотахВ результате проведенного анализа получены следующие значения коэффициентов частотных искажений:Мв=0,965.Мн=0,208.Полученные значения удовлетворяют требованиям технического задания по уровню частотных искажений на высоких и нижних частотах.9. Результирующие характеристики усилителяАЧХ усилителя на высоких частотахприведена на рисунке 9.1.Рис.9.1. АЧХ усилителя на высоких частотахАЧХ усилителя на нижних частотахприведена на рисунке 9.2.Рис.9.2. АЧХ усилителя на нижних частотахВ соответствии сполученными АЧХ, коэффициенты усиления на граничных частотах составят:10. ЗаключениеВ ходе курсовой работы был рассчитан широкополосный усилитель с заданными параметрами.В ходе расчетов получены следующие результаты:-нестабильность усиления в заданном диапазоне температур составляет:δКi=3,33%-коэффициент нелинейных искажений:Кг = 12%-полученныев результате машинного анализа значения коэффициентов частотных искажений на верхних и нижних частотах, составили:Мв=0,965.Мн=0,208.Оба значения удовлетворяют требованиям по уровню частотных искажений, заданным в техническом задании.-принципиальная схема усилителя приведена на чертеже (ПРИЛОЖЕНИЕ А). В схеме использованы резисторы и конденсаторы со стандартными значениями сопротивлений и емкостей.-рассчитанный усилитель удовлетворяет исходным данным и имеет коэффициенты частотных искажений не более допустимых в области верхних и нижних частот.-значение термостабильности коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих температур находится в пределах нормы, согласно требованию технического задания осуществлено согласование выходного сопротивления усилителя с активной нагрузкой Rнд=50 (Ом) (коаксиальным кабелем).Таким образом, рассчитанные данныеудовлетворяют техническому заданию. 11. Список использованной литературыМедведева Е.В. Проектирование аналоговых электронных устройств: Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2014. – 36с. Курс лекций по дисциплине «схемотехника», Медведева Е.В.Домрачев, Е.И. Аналоговые электронные устройства: учебное пособие / Е.И. Домрачев, Е.В. Медведева. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2002.http://chiplist.ru/resistors/rezistory_peremennye/Четвертков, И.И., Дьяконов, М.Н. Конденсаторы: справочник/ И.И. Четвертков, М.Н. Дьяконов, - М.: Радио и связь, 2003 Бобров И.И. Расчет дискретных и микроэлектронных усилителей: учебное пособие / И.И. Бобров. – Пермь: Пермск. Гос. Техн. Ун-т. Ч. 1998Теряев, Б.Г. Проектирование и расчет усилителей: учебное пособие / Б.Г. Теряев, М.И. Попова, - М., 2013Приложение АРис. П1. Принципиальная схема усилителяПриложение БПеречень элементов схемыОБОЗНАЧЕНИЕНАИМЕНОВАНИЕКОЛ-ВОТранзисторыVT1Транзистор полевой1КП305ЖVT2Транзистор биполярный1КТ610АМикросхемы2DA1,DA2К265УВ72КонденсаторыC1, С2, С5, С8Конденсатор оксидно-4полупроводниковыйтанталовыйК53-68-50В-50 мкФ10%C3, С6Конденсатор оксидно-2полупроводниковыйтанталовыйК53-68-50В-50 мкФ10%C7Конденсатор оксидно-1полупроводниковыйтанталовыйК53-68-50В-50 мкФ10%C8, С9Конденсатор оксидно-2полупроводниковыйтанталовыйК53-68-50В-100 мкФ10%ОБОЗНАЧЕНИЕНАИМЕНОВАНИЕКОЛ-ВОРезисторыR1Резистор постоянный1P1-12-0,062-1,3кОм5%R2Резистор постоянный1P1-12-0,062-800 Ом5%R3Резистор постоянный1P1-12-0,062-10 кОм5%R4, R6Резистор постоянный2P1-12-0,062-1,2кОм5%R5,R7Резистор постоянный2P1-12-0,062-30 Ом5%R8Резистор постоянный1P1-12-1,0-25Ом5%R9, R10Резистор постоянный2P1-12-0,062-30 Ом5%t