додати матеріал


Підсилювач модулятора лазерного випромінювання

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти
Російської Федерації

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛІННЯ ТА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
(ТУСУР)

Кафедра радіоелектроніки та захисту інформації (РЗИ)

Підсилювач модулятора лазерного
випромінювання.
Пояснювальна записка до курсового
проекту з дисципліни "Схемотехніка аналогових електронних пристроїв"
Виконав
студент гр.148-3
______Задорін О.А.
Перевірив
викладач каф. РЗИ
______Тітов А.А.

РЕФЕРАТ

Курсова робота 34с., 12 мал., 1 табл., 5 джерел, 1 додаток.

Підсилювальний каскад, ТРАНЗИСТОР, КОЕФІЦІЄНТ ПЕРЕДАЧІ, ЧАСТОТНІ СПОТВОРЕННЯ, ДІАПАЗОН ЧАСТОТ, НАПРУГА, ПОТУЖНІСТЬ, термостабілізації, КОРИГУВАЛЬНА ЛАНЦЮГ, односпрямованої моделі.
Об'єктом дослідження в даній курсовій роботі є методи розрахунку усілітельнх каскадів на основі транзисторів.
Мета роботи - придбати практичні навички в розрахунку підсилювальних каскадів на прикладі розв'язання конкретного завдання.
У процесі роботи проводився розрахунок різних елементів широкосмугового підсилювача.
Пояснювальна записка виконана в текстовому редакторі Microsoft Word 7.0.


Зміст
1.Вступ ............................................... ........................................... 3
2.Технічні завдання .............................................. ........................ 5
3.Расчетная частина ... ............................................. .............................. 6
3.1 Структурна схема підсилювача ........................................... ... .. 6
3.2 Розподіл лінійних спотворень в області ВЧ ........ ... .6
3.3 Розрахунок вихідного каскаду ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............ 6
3.3.1 Вибір робочої точки ............................................ ...... 6
3.3.2 Вибір транзистора ............................................. ........ 10
3.3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора ... ... ... ... 10
3.3.4 Розрахунок смуги пропускання ... .... ... ... ... ... ... ......... 14
3.3.5 Розрахунок ланцюгів термостабілізації ... ... ... ... ... ......... 15
3.4 Розрахунок вхідного каскаду
по постійному струму. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............. 21
3.4.1 Вибір робочої точки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............. 21
3.4.2 Вибір транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............. 21
3.4.3 Розрахунок опору зворотного зв'язку під
вхідному каскаді ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
3.4.4 Розрахунок еквівалентної схеми
транзистора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............. 23
3.4.5 Розрахунок смуги пропускання ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 24
3.4.6 Розрахунок ланцюгів термостабілізації. ... ... ... ... ............ 25
3.5 Розрахунок розділових і блокувальних ємностей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ............... 26
4 Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... 29
Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 30
Додаток А Схема принципова ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 31
РТФ КП.468740.001 ПЗ. Перелік елементів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
1.Вступ
Метою даної роботи було проектування підсилювача модулятора лазерного випромінювання. Даний підсилювач є важливим компонентом дефлектора або іншими словами пристрої призначеного для управління світлового пучка, в даному випадку лазерного випромінювання. Робота дефлектора целеобразность за умови виникнення кута Брег і заснована на явищі дифракції світла на звуці. Через звукопровод виготовлений з кристал парателлурита в якому за допомогою пьезо перетворювача порушується звукова хвиля утворює всередині даного кристала біжучий дифракційну решітку. Проходить промінь дифрагує на цій решітці, тобто відхиляється від первинного напряму на кут пропорційно частоті звуку. При цьому його інтенсивність виявляється пропорційна потужності звукових коливань. П'єзо елемент відіграє роль перехідника, між кристалом і підсилювачем потужності в роботі дефлектора і являє собою пьезо електрик перетворює коливання електричного сигналу в коливання звукового сигналу. Даний перетворювач характеризується імпедансом або іншими словами комплексним опором (який в нашому випадку становить ). До входу даного перетворювача підключається розроблений мною підсилювач. Дефлектор використовується для сканування лазерного пучка в одній площині, але при паралельному включенні двох дефлекторів, можливе управління світловим пучком і в двох мірному просторі. У результаті високої монохроматичности, лазерне випромінювання має низький рівень расходимости, що дозволяє домогтися гарної фокусування на великих відстанях. Дане явище за рахунок своєї видовищності знаходить широке застосування при проведенні тожеств, прийомах, в рекламних компаніях і в передвиборних перегонах. Маючи так само велику точність, то є можливість домогтися при використанні дефлектора дуже незначних відхилень світлового пучка від заданої точки, даний прилад може застосовуватися у мікрохірургії та виготовленні надскладних печаток, штампів, документів і цінних паперів.
Тепер перейдемо безпосередньо до принципової схеми. Необхідні основні характеристики даного підсилювача:
Rg ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 50 [Ом]
Посилення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20 [дБ]
U вих ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5 [B]
Допустимі частотні спотворення ... .. 2 [дБ]
Спектр частот ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. від 10 МГц до 100 МГц
Навантажувальна ємність ... ... ... ... ... ... ... ... 40 [пФ]
Навантажувальний резистор ... ... ... ... ... ... ... .. 1000 [Ом]
Робочий температурний діапазон ... ... ... від +10 0 С до +60 0 С
Через велику навантажувальної ємності відбувається помітний спад амплітудно-частотної характеристики в області високих частот. У результаті чого з'являється основна проблема при проектуванні даного підсилювача заключаюещаяся в тому, щоб забезпечити необхідний кофіціент посилення в заданій смузі частот.
Найбільшою широкополосностью, при роботі на ємнісне навантаження, має підсилювальний каскад з паралельною негативним зворотним зв'язком за напругою. Він і був обраний в якості вихідного каскаду розробленого широкосмугового підсилювача потужності. Так само у порівнянні зі звичайним резистивним каскадом вибраний варіант більш економічний. Для компенсації завалу АЧХ в області верхніх частот при застосуванні резистивного каскаду довелося б ставити в ланцюзі колектора дуже малий опір близько 6 [Ом], для зменшення загального вихідного опору каскаду, що природно призвело б до збільшення струму в ланцюзі колектора, й обертає потужності, а відповідно і до вибору дорожчого за всіма параметрами транзистора. Для вихідного, каскаду була використана активна колекторна термостабілізація. Що володіє найменшою, із усіх відомих мені схем термостабілізації, потужністю споживання і забезпечує найбільшу температурну стабільність колекторного струму. У результаті запропонованого рішення на першому каскаді, домоглися посилення в 8 [дБ] з спотвореннями складові 1 [дБ]. Як предоконечного використаний каскад з комбінованою зворотним зв'язком [2], які мають активним і постійним в смузі пропускання вихідним опором. Цей каскад реалізований на транзисторі малої потужності КТ 371 А і так само, як і попередній володіє більшою смугою частот. Цей каскад менш потужний тому для забезпечення необхідної температурної стабілізації цілком підійшла емітерний стабілізація. У результаті на другому каскаді, домоглися посилення 12 дБ.
Для зменшення споживаної потужності і збільшення ККД з 12 до 32 відсотків, в ланцюзі колектора опір замінюємо дроселем опір якого в робочому діапазоні частот багато більше, ніж загальний опір навантаження.
У результаті запропонованого рішення загальний коефіцієнт посилення склав 20 дБ необхідні за завданням.
2. Технічне завдання
Підсилювач повинен відповідати наступним вимогам:
1. Робоча смуга частот: 10-100 МГц
2. Лінійні спотворення
в області нижніх частот не більше 3 дБ
в області верхніх частот не більше 3 дБ
3. Коефіцієнт посилення 20 дБ з підйомом області верхніх частот 6 дБ
4. Амплітуда вихідного напруги Uвих = 5 В
5. Діапазон робочих температур: від +10 до +60 градусів Цельсія
6. Опір джерела сигналу Rг = 50 Ом
7. Опору навантаження Rн = 1000 Ом
8. Ємність навантаження Сн = 40 пФ
3. Розрахункова частина
3.1 Структурна схема підсилювача.
Враховуючи те, що каскад із загальним емітером дозволяє отримувати посилення до 20 дБ, оптимальне число каскадів даного підсилювача дорівнює двом. Попередньо розподілимо на перший каскад по 8 дБ, а на другий каскад 12 дБ. Таким чином, коефіцієнт передачі пристрою складе 20 дБ необхідні за завданням.
Структурна схема, представлена ​​на малюнку 3.1, містить крім підсилювальних каскадів ланцюга негативного зворотного зв'язку, джерело сигналу і навантаження.
Вхідний каскад Ку = 8дБ
Вихідний каскад Ку = 14дБ

Ec



Малюнок 3.1
3.2 Розподіл лінійних спотворень в області ВЧ
Розрахунок підсилювача будемо проводити виходячи з того, що викривлення розподілені наступним чином: вихідна КЦ-1 дБ, вихідний каскад з межкаскадной КЦ-1.5 дБ, вхідний каскад з вхідною КЦ-0.5 дБ. Таким чином, максимальна нерівномірність АЧХ підсилювача не перевищить 3 дБ.
3.3 Розрахунок вихідного каскаду
3.3.1 Вибір робочої точки
Як зазначалося вище в якості вихідного каскаду будемо испльзовать каскад з паралельною негативним зворотним зв'язком за напругою володіє найбільшою широкополосностью, при роботі на ємнісне навантаження.
Расчитаем робочу точку двома способами:
1.При використанні дроселя в ланцюзі колектора.
2.При використанні активного опору R k   в ланцюзі колектора.
1.Расчет робочої точки при використанні при використанні дроселя в ланцюзі колектора.
Схема каскаду наведена на малюнку 3.2.
R
ос
L K
C
ос
VT
2
C
р
R
н
C
н
Еп


Малюнок 3.2
Опір зворотного зв'язку R ос знаходимо виходячи з заплонірованного на вихідний каскад коефіцієнта посилення, в разах, опору генератора або іншими словами вихідного опору попереднього каскаду і розраховуємо за такою формулою [2]:
, (3.3.1)

Координати робочої точки можна приблизно розрахувати за такими формулами [1]:
, (3.3.2)
де , (3.3.3)
(3.3.4)
, (3.3.5)
де - Початкова напруга нелінійного ділянки вихідних
характеристик транзистора, .
(3.3.6)
(3.3.7)
(3.3.8)
Розраховуючи за формулами 3.3.2 і 3.3.5, отримуємо такі координати робочої точки:
Ом
Ом
мА,
В.
А
Знайдемо споживану потужність і потужність рассеиваемую на колекторі
Вт
Вт
Вибране опір Rос забезпечує заданий діапазон частот.
Навантажувальні прямі по змінному і постійному струмі для вихідного каскаду представлені на малюнку 3.2
Ik [A]
7
0.147
12
Rп
R ~
0.334
Uk [B]


Малюнок 3.3
2.Расчет робочої точки при використанні активного опору R k в ланцюзі колектора.
Схема каскаду наведена на малюнку 3.4.
R
н
R
ос
R K
C
ос
VT
2
C
р
C
н
Є П


Малюнок 3.4
Виберемо   R к = R н = 1000 (Ом).
Координати робочої точки можна приблизно розрахувати за такими формулами [1]:
(3.3.9)
(3.3.10)
(3.3.11)
Розраховуючи за формулами 3.3.20 і 3.3.21, отримуємо такі значення:
Ом
Ом
Ом
мА,
В.
В.

Знайдемо споживану потужність і потужність рассеиваемую на колекторі за формулами (3.3.7) і (3.3.8) відповідно:
Вт
Вт
Результати вибору робочої точки двома способами наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1.
E п, (В)
I до, (А)
U ко, (В)
P рас., (Вт)
P потр., (Вт)
З R к
155.7
5
7
22.57
22.57
З L до
7
2.75
7
1.027
1.027
З таблиці 3.1 видно, що для даного курсового завдання доцільно використовувати дросель в ланцюзі колектора.
Навантажувальні прямі по змінному і постійному струмі для вихідного каскаду представлені на малюнку 3.5
155.7
Ik [A]
7
0.149
Rп
R ~
0.156
Uk [B]
12
0.284


Малюнок 3.5
3.3.2 Вибір транзистора
Вибір транзистора здійснюється з урахуванням наступних граничних параметрів:
1. граничної частоти підсилення транзистора по струму в схемі з ОЕ
;
2. гранично допустимої напруги колектор-емітер
;
3. гранично допустимого струму колектора
;
4. граничної потужності, що розсіюється на колекторі
.
Цим вимогам повністю відповідає транзистор КТ 610 А. Його основні технічні характеристики наведені нижче.
Електричні параметри:
1. Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ МГц;
2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку пс;
3. Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ ;
4. Ємність колекторного переходу при У пФ;
5. Індуктивність виведення бази нГн;
6. Індуктивність виведення емітера нГн.
Граничні експлуатаційні дані:
1. Постійна напруга колектор-емітер В;
2. Постійний струм колектора мА;
3. Постійна розсіює потужність колектора Вт;
4. Температура переходу К.
3.3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора
        3.3.3.1 Схема Джиаколетто

Численні дослідження показують, що навіть на помірно високих частотах транзистор не є безінерційні приладом. Властивості транзистора при малому сигналі в широкому діапазоні частот зручно аналізувати за допомогою фізичних еквівалентних схем. Найбільш повні з них будуються на базі довгих ліній і включають в себе ряд елементів із зосередженими параметрами. Найбільш поширена еквівалентна схема-схема Джиаколетто, яка представлена ​​на малюнку 3.6. Детальний опис схеми можна знайти [3].
Малюнок 3.6 - Схема Джиаколетто
Гідність цієї схеми полягає у наступному: схема Джиаколетто з достатньою для практичних розрахунків точністю відображає реальні властивості транзисторів на частотах f £ 0.5 f т; при послідовному застосуванні цієї схеми і знайдених з її допомогою Y - параметрів транзистора досягається найбільше єдність теорії лампових і транзисторних підсилювачів.
Розрахуємо елементи схеми, скориставшись довідковими даними і наведеними нижче формулами [2].
при У

Довідкові дані для транзистора КТ610А:
C до - ємність колекторного переходу,
t з - постійна часу зворотного зв'язку,
b о - статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ.
Знайдемо значення ємності колектора при U ке = 10В за формулою:
(3.3.12)

де U ¢ КЕТ - довідкове або паспортне значення напруги;
U КЕТ - потрібне значення напруги.
Опір бази розрахуємо за формулою:

(3.3.13)
Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО знайдемо за формулою:
(3.3.14)

Знайдемо струм емітера за формулою:
(3.3.15)
А
Знайдемо опір емітера за формулою:
(3.3.16)
де I ЕО - Струм в робочій точці, занесений у формулу в мА.

Провідність база-емітер расчитаем за формулою:

(3.3.17)

Визначимо дифузійну ємність за формулою:

(3.3.18)
Крутизну транзистора визначимо за формулою:


(3.3.19)
3.3.3.2 Односпрямована модель
Оскільки робочі частоти підсилювача помітно більше частоти , То з еквівалентній схеми можна виключити вхідну ємність, так як вона не впливає на характер вхідного опору транзистора. Індуктивність ж висновків транзистора навпаки робить істотний вплив і тому повинна бути включена в модель. Еквівалентна високочастотна модель представлена ​​на малюнку 3.7. Опис такої моделі можна знайти в [2].

Малюнок 3.7
Параметри еквівалентної схеми розраховуються за наведеними нижче формулами [2].
Вхідна індуктивність:
, (3.3.20)
де -Індуктивності висновків бази і емітера.
Вхідний опір:
, (3.3.21)
де , Причому , і - Довідкові дані.
Крутизна транзистора:
, (3.3.22)
де , , .
Вихідний опір:
. (3.3.23)
Вихідна ємність:
. (3.3.24)
У відповідність з цими формулами одержуємо такі значення елементів еквівалентної схеми:
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
А / В;
Ом;
пФ.
3.3.4 Розрахунок смуги пропускання.
Перевіримо забезпечить чи обраний опорі зворотного зв'язку Rос, розраховане в пункті 3.3.1, на потрібній смузі частот необхідний коефіцієнт підсилення, для цього скористаємося такими формулами [2]:
(3.3.25)
(3.3.26)
Знайдемо значення ємності колектора при U ке = 10В за формулою (3.3.12):

Знайдемо опір бази за формулою (3.3.13):

Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО знайдемо за формулою (3.3.14):

Знайдемо струм емітера за формулою (3.3.15):
А
Знайдемо опір емітера за формулою (3.3.16):
Ом
Визначимо дифузійну ємність за формулою (3.3.18):
пФ
, (3.3.27)
, (3.3.28)
де Y н - спотворення що припадають на кожний конденсатор;
дБ,
або
(3.3.29)




Гц
Вибране опір Rос забезпечує заданий діапазон частот.
3.3.5 Розрахунок ланцюгів термостабілізації
Існує кілька варіантів схем термостабілізації. Їх застосування залежить від потужності каскаду і від того, наскільки жорсткі вимоги до термостабільності. У даній роботі розглянуті три схеми термостабілізації: пасивна колекторна, активна колекторна і емітерна.
3.3.4.1 Пасивна колекторна термостабилизация
Даний вид термостабілізації (схема представлена ​​на малюнку 3.8) використовується на малих потужностях і менш ефективний, ніж дві інші, тому що напруга негативного зворотного зв'язку, що регулює струм через транзистор подається на базу через базовий дільник.

Малюнок 3.8
Розрахунок, докладно описаний в [3], полягає в наступному: вибираємо напруга (У даному випадку 7В) і струм дільника (У даному випадку , Де - Струм бази), потім знаходимо елементи схеми за формулами:
; (3.3.30)
, (3.3.31)
де - Напруга на переході база-емітер рівне 0.7 В;
. (3.3.32)
Отримаємо наступні значення:
Ом;
Ом;
Ом.
3.3.4.2 Активна колекторна термостабилизация
Активна колекторна термостабилизация використовується в потужних каскадах і є дуже ефективною, її схема представлена ​​на малюнку 3.9. Її опис і розрахунок можна знайти в [2].

Малюнок 3.9
Як VT1 візьмемо КТ361А. Вибираємо падіння напруги на резисторі з умови (Нехай В), потім виробляємо наступний розрахунок:
; (3.3.33)
; (3.3.34)
; (3.3.35)
; (3.3.36)
, (3.3.37)
де - Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО транзистора КТ361А;
; (3.3.38)
; (3.3.39)
. (3.3.40)
Отримуємо наступні значення:
Ом;
мА;
В;
кОм;
А;
А;
кОм;
кОм.
Величина індуктивності дроселя вибирається таким чином, щоб змінна складова струму не заземлювати через джерело живлення, а величина блокувальною ємності - таким чином, щоб колектор транзистора VT1 по змінному струму був заземлений.
3.3.4.3 емітерна термостабилизация
Для вихідного каскаду обрана емітерна термостабилизация, схема якої наведена на малюнку 3.10. Метод розрахунку та аналізу емітерний термостабілізації докладно описаний в [3].

Малюнок 3.10
Розрахунок проводиться за такою схемою:
1.Вибіраются напруга емітера і струм дільника (Див. рис. 3.4), а також напруга живлення ;
2. Потім розраховуються .
3. Проводиться перевірка - чи буде схема термостабільна при вибраних значеннях і . Якщо ні, то знову здійснюється підбір і .
У даній роботі схема є термостабільної при В і мА. Враховуючи те, що в колекторному ланцюзі відсутній резистор, то напруга живлення розраховується за формулою В. Розрахунок величин резисторів проводиться за наступними формулами:
; (3.3.41)
; (3.3.42)
. (3.3.43)
Для того, щоб з'ясувати чи буде схема термостабільної проводиться розрахунок наведених нижче величин.
Тепловий опір перехід - навколишнє середовище:
, (3.3.44)
де , - Довідкові дані;
К - нормальна температура.
Температура переходу:
, (3.3.45)
де К - температура навколишнього середовища (в даному випадку взята максимальна робоча температура підсилювача);
- Потужність, що розсіюється на колекторі.
Некерований струм колекторного переходу:
, (3.3.46)
де - Відхилення температури транзистора від нормальної;
лежить в межах А;
- Коефіцієнт, що дорівнює 0.063-0.091 для германію і 0.083-0.120 для кремнію.
Параметри транзистора з урахуванням зміни температури:
, (3.3.47)
де одно 2.2 (мВ / градус Цельсія) для германію і
3 (мВ / градус Цельсія) для кремнію.
, (3.3.48)
де (1 / градус Цельсія).
Визначимо повний постійний струм колектора при зміні температури:
, (3.3.49)
де
. (3.3.50)
Для того щоб схема була термостабільна необхідне виконання умови:
,
де . (3.3.51)
Розраховуючи за наведеними вище формулами, отримаємо такі значення:
Ом;
Ом;
Ом;
Ом;
До;
До;
А;
Ом;
;
Ом;
А;
А.
Як видно з розрахунків умова термостабільності не виконується.
3.4 Розрахунок вхідного каскаду по постійному струму
3.4.1 Вибір робочої точки
При розрахунку необхідного режиму транзистора проміжних і вхідного каскадів по постійному току слід орієнтуватися на співвідношення, наведені в пункті 3.3.1 з урахуванням того, що замінюється на вхідний опір наступного каскаду. Але, при малосигнальний режимі, за основу можна брати типовий режим транзистора (зазвичай для малопотужних ВЧ і НВЧ транзисторів мА і В). Тому координати робочої точки виберемо наступні мА, В. Потужність, що розсіюється на колекторі мВт.
3.4.2 Вибір транзистора
Вибір транзистора здійснюється відповідно до вимог, наведених у пункті 3.3.2. Цим вимогам відповідає транзистор КТ371А. Його основні технічні характеристики наведені нижче.
Електричні параметри:
1. гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ ГГц;
2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку пс;
3. Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ ;
4. Ємність колекторного переходу при У пФ;
5. Індуктивність виведення бази нГн;
6. Індуктивність виведення емітера нГн.
Граничні експлуатаційні дані:
1. Постійна напруга колектор-емітер В;
2. Постійний струм колектора мА;
3. Постійна розсіює потужність колектора Вт;
4. Температура переходу К.
3.4.3 Розрахунок вхідного каскаду
Як вже зазначалося в якості вхідного каскаду будемо испльзовать каскад з комбінованою негативним зворотним зв'язком состоящцю з і володіє, як і вихідний найбільшою широкополосностью, і одночасно грає роль узгоджувального пристрою між вихідним каскадом і генератором, його схема по перемінному току зображена на малюнку 3.11.

Малюнок 3.11
Опір зворотного зв'язку R ос знаходимо виходячи з наступних співвідношень [2]:
(3.4.1)
(3.4.2)
Вхідний опір вихідного каскаду дорівнює опору генератора:
Ом.
Вибрали опір в ланцюзі емітера таке, щоб виконувалися вище записані рівності (3.4.1) і (3.4.2):
Ом.
Тоді виходячи зі співвідношень (3.4.1) і (3.4.2) знаходимо опір зворотного зв'язку:
Ом.
3.4.4 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора
        3.4.4.1 Схема Джиаколетто
Еквівалентна схема має той же вигляд, як і схема представлена ​​на малюнку 3.6. Розрахунок її елементів проводиться за формулами, наведеними в пункті 3.3.3.1.
Розрахуємо елементи схеми, скориставшись довідковими даними і наведеними нижче формулами.

Ом


        3.4.4.2 Односпрямована модель
Еквівалентна схема має той же вигляд, як і схема представлена ​​на малюнку 3.7. Розрахунок її елементів проводиться за формулами, наведеними в пункті 3.3.3.2
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
А / В;
Ом;
пФ.
3.4.5 Розрахунок смуги пропускання
Перевіримо доб'емся чи потрібної смуги частот при обраному опорі Rос, для цього скористаємося такими формулами [2]:
(3.4.3)
(3.4.4)
(3.4.5)
(3.4.6)
Використовуючи формули (3.3.18) і (3.3.19) знайдемо коефіцієнт N:

Використовуючи формули (3.3.12), (3.3.13), (3.3.14), (3.3.15), (3.3.16), (3.3.18), і характеристики транзистора наведеної в пункті 3.4.2, переконаємося в тому, що вибране опір зворотного зв'язку забезпечить на потрібній смузі частот необхідний коефіцієнт підсилення:
пФ.


мА.
Ом
пФ


Гц
разів.
Вибране опір Rос забезпечує на заданому діапазоні частот коефіцієнт посилення рівний 12дБ.
3.4.6 Розрахунок ланцюга термостабілізації
Для вхідного каскаду також обрано емітерна термостабилизация, схема якої наведена на малюнку 3.10.
Метод розрахунку схеми ідентичний наведеному в пункті 3.3.4.3. Ця схема термостабільна при В і мА. Напруга харчування розраховується за формулою В.
Розраховуючи за формулами 3.3.28-3.3.38 отримаємо:
кОм;
кОм;
кОм;
кОм;
До;
До;
А;
кОм;
;
Ом;
мА;
мА.
Умова термостабільності виконується, але в цьому випадку при використанні запропонованої схеми каскаду з комбінованою зворотного зв'язку не виконуються необхідні умови.
3.5 Розрахунок розділових і блокувальних ємностей
На малюнку 3.12 наведена принципова схема підсилювача. Розрахуємо номінали елементів позначених на схемі. Розрахунок проводиться у відповідності з методикою описаної в [1]



Малюнок 3.12
Розрахуємо опір і ємність фільтра за формулами:
, (3.5.1)
де - Напруга живлення підсилювача дорівнює напрузі харчування вихідного каскаду;
- Напруга живлення вхідного каскаду;
- Відповідно колекторний, базовий струми і струм дільника вхідного каскаду;
, (3.5.2)
де - Нижня гранична частота підсилювача.
Ом;
пФ.
, (3.5.3)
пФ.
, (3.5.4)
нФ.
Для розрахунку місткості зворотного зв'язку З oc1 і C oc 2 скористаємося наступним співвідношенням:
, (3.5.5)
пФ.
, (3.5.6)
пФ.
Для розрахунку місткості зворотного зв'язку З oc1 і C oc 2 скористаємося наступним співвідношенням:
, (3.5.7)
пФ.
Дросель в колекторному ланцюзі вихідного каскаду ставиться для того, щоб вихід транзистора по змінному струмі не був заземлений. Його величина вибирається виходячи з умови:
. (3.5.8)
мкГн.
мкГн.
Так як ємності, що стоять в еміттерние ланцюгах, а також розділові ємності вносять спотворення в області нижніх частот, то їх розрахунок слід робити, керуючись допустимим коефіцієнтом частотних спотворень. У даній роботі цей коефіцієнт становить 3дБ. Всього ємностей три, тому можна розподілити на кожну з них по 1дБ.
Величину розділового конденсатора знайдемо за формулою:
, (3.5.9)
де - Допустимі частотні спотворення.
R 1 - опір попереднього каскаду.
R 2 - опір навантаження.
пФ.
пФ.
пФ.
4. Висновок
Розрахований підсилювач має наступні технічні характеристики:
1. Робоча смуга частот: 10-100 МГц
2. Лінійні спотворення
в області нижніх частот не більше 3 дБ
в області верхніх частот не більше 3 дБ
3. Коефіцієнт посилення 30дБ з підйомом області верхніх частот 6 дБ
4. Амплітуда вихідного напруги Uвих = 5 В
5. Харчування однополярне, Eп = 9 В
6. Діапазон робочих температур: від +10 до +60 градусів Цельсія
Підсилювач розрахований на навантаження Rн = 1000 Ом
Література
1. Красько О.С., Проектування підсилюючих пристроїв, методичні вказівки - Томськ: ТУСУР, 2000 - 29 с.
2. Титов А.А. Розрахунок коригувальних ланцюгів широкосмугових підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах - http://referat.ru/download/ref-2764.zip
3. Болтовский Ю.Г., Розрахунок ланцюгів термостабілізації електричного режиму транзисторів, методичні вказівки - Томськ: ТУСУР, 1981
4. Титов А.А., Григор'єв Д.А., Розрахунок елементів високочастотної корекції підсилювальних каскадів на польових транзисторах, навчально-методичний посібник - Томськ: ТУСУР, 2000 - 27 с.
5 Напівпровідникові прилади: транзистори. Довідник / За ред.
Горюнов М.М. - 2-е вид. М.: Вища школа, 1985-903с.
Додаток А
Принципова схема представлена ​​на стор 32.
Перелік елементів наведено на стор 33,34.
C 3
C 1
L 1
C 5
R 10
L 2
R 5
З 2
R 7
VT1
R 4
C 6
C 7
C 8
VТ3
VT2
C 9
R 9
R 8
R 2
R 1
R 3
З 4
R 11
R 6
Корпус
Вихід
Вхід
+9 В

Підпис: C3, Підпис: C1, Підпис: L1, Підпис: C5, Підпис: R10, Підпис: L2, Підпис: R5, Підпис: С2, Підпис: R7, Підпис: VT1, Підпис: R4, Підпис: C6, Підпис: C7, Підпис: C8, Підпис: VТ3, Підпис: VT2, Підпис: C9, Підпис: R9, Підпис: R8, Підпис: R2, Підпис: R1, Підпис: R3, Підпис: С4, Підпис: R11, Підпис: R6, Підпис: Корпус, Підпис: Вихід, Підпис: Вхід, Підпис: +9 В, Підпис:


РТФ КП 468740.001 ПЗ
Літ
Маса

Масштаб

Змін

Лист

Nдокум.
Підпис.

Дата

ПІДСИЛЮВАЧ
Виконав
Задорін
Модулятора Лазерного

Перевірив

Тітов
ВИПРОМІНЮВАННЯ
Лист
Листів
ТУСУР РТФ
Принципова
Кафедра РЗИ
Схема
гр. 148-3
Поз.
Позна-
Чення
Найменування
Кол.
Примітка
Транзистори
VT1
КТ371А
1
VT2
КТ610A
1
VT3
КТ361А
1
Конденсатори
З 1
КД-2-0.33нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 2
КД-2-620пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 3
КД-2-1.8нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 4
КД-2-120пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 5
КД-2-150пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 6
КД-2-130пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 7
КД-2-1.2нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 8
КД-2-24нФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
З 9
КД-2-240пФ ± 5% ОЖО.460.203 ТУ
1
 
Котушки індуктивності
L1
Індуктивність 7.9мкГн ± 5%
1
L2
Індуктивність 6.8мкГн ± 5%
1
РТФ КП 468740.001 ПЗ
Літ
Маса

Масштаб

Змін

Лист

Nдокум.
Підпис.

Дата

ПІДСИЛЮВАЧ
Виконав
Задорін
МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО
МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО

Перевір.

Тітов
ВИПРОМІНЮВАННЯ
ВИПРОМІНЮВАННЯ
Лист
Листів
ТУСУР РТФ
Перелік елементів
Кафедра РЗИ
гр. 148-3
Поз.
Позна-
Чення
Найменування
Кол.
Примітка
Резистори
R 1
МЛТ - 0.125 - 2.4 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 2
МЛТ - 0.125 - 1.3 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 3
МЛТ - 0.125 - 1.3 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 4
МЛТ - 0.125 - 10 Ом ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 5
МЛТ - 0.125 - 270 Ом ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 6
МЛТ - 0.125 - 82 Ом ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 7
МЛТ - 0.125 - 12 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 8
МЛТ - 0.125 - 2.2 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 9
МЛТ - 0.125 - 2.4 кОм ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 10
МЛТ - 0.125 - 130 Ом ± 10% ГОСТ7113-77
1
R 11
МЛТ - 0.125 - 6.8 Ом ± 10% ГОСТ7113-77
1
РТФ КП 468740.001 ПЗ
Літ
Маса

Масштаб

Змін

Лист

Nдокум.
Підпис.

Дата

ПІДСИЛЮВАЧ
Виконав
Задорін
МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО

Перевір.

Тітов
ВИПРОМІНЮВАННЯ
Лист
Листів
ТУСУР РТФ
Перелік елементів
Кафедра РЗИ
гр. 148-3
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
297.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Підсилювач модулятора лазерного випромінювання 2
Вплив лазерного випромінювання
Взаємодія інтенсивного лазерного випромінювання з речовиною
Проект студії лазерного гравірування GraFFiti
Особливості роботи лазерного принтера LaserJet III
Розробка та дослідження методів зменшення впливу зони захвату при роботі лазерного гіроскопа
Електронний підсилювач
Селективний підсилювач
Підсилювач - коректор
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru