додати матеріал


Підсилювач приймального блоку широкосмугового локатора

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

скачати

Міністерство освіти Російської Федерації
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ (ТУСУР)
Кафедра радіоелектроніки та захисту інформації (РЗИ)
ПІДСИЛЮВАЧ ПРИЙМАЛЬНЕ
БЛОКУ широкосмугового локатора

Пояснювальна записка до курсового проекту з дисципліни

Схемотехніка і АЕУ

Студент гр. 148-3

__________Воронцов С.А.
24.04.2001
Керівник

Доцент кафедри РЗИ

_____________Тітов А.А.
_____________
2001

Реферат
Курсовий проект 18 с., 11 рис., 1 табл.
КОЕФІЦІЄНТ ПОСИЛЕННЯ (До u), АМПЛІТУДНОЧАСТОТНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (АЧХ), термостабілізації, розділової ємності, ДРОСЕЛІ, КОМБІНОВАНІ ЗВОРОТНІ ЗВ'ЯЗКУ.
Об'єктом проектування є проектування підсилювача приймального блоку широкосмугового локатора. Мета роботи - придбання навичок аналітичного розрахунку підсилювача по заданим до нього вимогам. У процесі роботи проводився аналітичний розрахунок підсилювача і варіантів його виконання, при цьому був проведений аналіз різних схем термостабілізації, розраховані еквівалентні моделі транзистора, розглянуті варіанти колекторному ланцюзі транзистора.
У результаті розрахунку було розроблено широкосмуговий підсилювач з заданими вимогами.
Отриманий підсилювач може бути використаний як підсилювач високої частоти
в приймальних пристроях.
Курсова робота виконана в текстовому редакторі Microsoft Word 7.0.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
на курсове проектування з курсу "Аналогові електронні пристрої"
студент гр. 148-3 Воронцов С.А.
Тема проекту: Підсилювач приймального блоку широкосмугового локатора.
Вихідні дані для проектування аналогового пристрою.
1. Діапазон частот від 100 МГц до 400 МГц.
2. Допустимі частотні спотворення Мн 3 dB, МВ 3 dB.
3. Коефіцієнт підсилення 15 dB.
4. Опір джерела сигналу 50 Ом.
5. Амплітуда напруги на виході 1 В.
6. Характер і величина навантаження 50 Ом.
7. Умови експлуатації (+10 +50) єС.
8. Додаткові вимоги: узгодження підсилювача по входу і виходу.

Зміст
1 Введення
2 Основна частина
2.1 Аналіз вихідних даних
2.2 Розрахунок кінцевого каскаду
2.2.1 Розрахунок робочої точки
2.2.2 Розрахунок еквівалентних схем заміщення транзистора
2.2.2.1 Розрахунок параметрів схеми Джиаколетто
2.2.2.2 Розрахунок односпрямованої моделі транзистора
2.2.3 Розрахунок і вибір схеми термостабілізації
2.2.3.1 емітерной термостабилизация
2.2.3.2 Пасивна колекторна
2.2.3.3 Активна колекторна
3 Розрахунок вхідного каскаду по постійному струму
3.1 Вибір робочої точки
3.2 Вибір транзистора
3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора
3.3.1 Розрахунок ланцюга термостабілізації
4.1 Розрахунок смуги пропускання вихідного каскаду
4.2. Розрахунок смуги пропускання вхідного каскаду
5 Розрахунок ємностей і дроселів
6 Висновок
7 Список використаних джерел

1 Введення
Мета роботи - придбання навичок аналітичного розрахунку широкосмугового підсилювача по заданим до нього вимогам.
Все більш широкі сфери діяльності людини не можуть обійтися без радіолокації. Отже, до пристроїв радіолокації пред'являються все більш жорсткі вимоги. У першу чергу це хороше узгодження по входу і виходу, гарна повторюваність характеристик підсилювачів при їх виробництві, без необхідності підстроювання, мініатюризація.
Всіма перерахованими вище властивостями володіють підсилювачі з негативними комбінованими зворотними зв'язками [1], що досягається завдяки спільному використанню послідовної місцевої і паралельної зворотного зв'язку по напрузі

2 Основна частина
2.1 Аналіз вихідних даних
Виходячи з умов технічного завдання, найбільш оптимальним варіантом вирішення моєї завдання буде застосування комбінованої зворотного зв'язку. [2]
Внаслідок того, що у нас будуть комбіновані зворотні зв'язки, які нам дадуть хороше узгодження по входу і виходу, в них буде губитися 1 / 2 вихідної напруги, то візьмемо U вих в 2 рази більше заданого, тобто 2В.
2.2 Розрахунок кінцевого каскаду
2.2.1 Розрахунок робочої точки
Візьмемо U вих в 2 рази більше ніж заданий, так як частина вихідної потужності втрачається на ООС. [2]
Uвих = 2Uвих (заданого) = 2 (В)
Расчитаем вихідний струм:
Iвих = = = 0,04 (А)
Расчитаем каскади з резистором і індуктивністю в ланцюзі колектора:


Малюнок 2.2.1.1-Резистивний каскад Малюнок
Розрахунок резистивного каскаду за умови Rн = Rк = 50 (Ом) рис (2.2.1.1).

2.2.1.2-навантажувальні прямі.
по змінному струмі.
Расчитаем вихідний струм для каскаду з резистором в ланцюзі колектора:
Iвих ~ = = = 0,08 (А)
Розрахуємо струм і напруга в робочій точці:
Uке0 = U вих + Uост, Uост приймемо рівним 2В. (2.2.1)
Iк0 = Iвих ~ +0,1 Iвих ~ (2.2.2)
Uке0 = 3 (В)
Iк0 = 0,088 (А)

Розрахуємо вихідну потужність:
Pвих = = = 0,04 (Вт)
Напруга живлення тоді буде:
Eп = Uке0 + Urк = Uке0 + Iк0 × Rк = 7,4 (В)
Знайдемо споживану і рассеиваемую потужність: u ^ 2/2R
Pрасс = Uке0 × Iк0 = 0,264 (Вт)
Рпотр = Eп × Iк0 = 0,651 (Вт)

Малюнок 2.2.1.3-Індуктивний каскад Малюнок 2.2.1.4-навантажувальні прямі.
Для того щоб більше потужності йшло в навантаження, в ланцюг колектора включаємо дросель. [2]


Розрахунок каскаду за умови що в ланцюг колектора включений Lк рис (2.2.1.3).
по змінному струмі.
Расчитаем вихідний струм для каскаду з індуктивністю в ланцюзі колектора:
Iвих = = = 0,04 (А)
За формулами (2.2.1) і (2.2.2) розрахуємо робочу точку.
Uке0 = 3 (В)
Iк0 = 0,044 (А)
Знайдемо напруга живлення, вихідну, споживану і рассеиваемую потужність:
Pвих = = = 0,04 (Вт)
Eп = Uке0 = 3 (В) u ^ 2/2R
Рк рас = Uке0 × Iк0 = 0,132 (Вт)
Рпотр = Eп × Iк0 = 0,132 (Вт)
Еп, (В)
Ррасс, (Вт)
Рпотр, (Вт)
Iк0, (А)
З Rк
7,4
0,264
0,651
0,088
З Lк
3
0,132
0,132
0,044
Таблиця 2.2.1.1-Характеристики варіантів схем колекторному ланцюзі
З енергетичного розрахунку підсилювача видно, що доцільніше використовувати каскад з індуктивністю в ланцюзі колектора.
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 КТ996А. 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;
2.2.2 Розрахунок еквівалентних схем заміщення транзистора

Малюнок 2.2.2.1.1-Еквівалентна схема біполярного транзистора (схема Джиаколетто).
2.2.2.1Расчет параметрів схеми Джиаколетто
Знайдемо параметри всіх елементів схеми: [2]
Перерахуємо ємність колектора з паспортної: Ск (треб) = Вк (пасп) * = 1,6 × = 2,92 (пФ)
Знайдемо gб = , Причому rб = :
rб = = 2,875 (Ом); gб = = 0,347 (Cм);
Для знаходження rе скористаємося формулою rе = , Де Iк0 в мА:
rе = = 1,043 (Ом);
Знайдемо що залишилися елементи схеми
gбе = = 0,017, де Я0 = 55 за довідником;
Cе = = 30,5 (пФ), де f Т = 5000Мгц за довідником;
Ri = = 100 (Ом), gi = 0.01 (См), де Uке (доп) = 20В Ікс (доп) = 200мА.

2.2.2.2Расчет односпрямованої моделі транзистора

Малюнок 2.2.2.2.1-Односпрямована модель транзистора.
Дана модель застосовується в області високих частот.
Параметри еквівалентної схеми розраховуються за наведеними нижче формулами. [2]
Вхідна індуктивність:
, (2.2.2.1)
де -Індуктивності висновків бази і емітера.
Вхідний опір:
, (2.2.2.2)
де , Причому , і - Довідкові дані.
Вихідний опір:
. (2.2.2.3)
Вихідна ємність:
. (2.2.2.4)
У відповідність з цими формулами одержуємо такі значення елементів еквівалентної схеми:
Lвх = LБ + Lе = 1 +0,183 = 1,183 (нГн);
Rвх = rб = 2,875 (Ом);
Rвих = Ri = 100 (Ом);
Свих = Ск (треб) = 2,92 (пФ);
fmax = fт = 5 (ГГц)
2.2.3 Розрахунок і вибір схеми термостабілізації.
2.2.3.1 емітерной термостабілізація.

Малюнок 2.2.3.1.1-Каскад з емітерной термостабілізацією.
Емітерной термостабилизация широко використовується в малопотужних каскадах, так як втрати потужності в ній при цьому не значні і її простота виконання цілком їх компенсує, а також вона добре стабілізує струм колектора в широкому діапазоні температур при напрузі на емітер більш 3В. [1]
Розрахуємо параметри елементів даної схеми.
Uе = 4 (В);
Eп = Uке0 + Uе = 7 (В);
Rе = = = 90,91 (Ом);
Rб1 = , Iд = 10 × Іб, Iб = , Iд = 10 × = 10 × = 0,008 (А);
Rб1 = = 264,1 (Ом);
Rб2 = = 534,1 (Ом).
Поряд з емітерной термостабілізацією використовуються пасивна та активна колекторна термостабілізації. [1]
2.2.3.2Пассівная колекторна термостабилизация
Струм бази визначається Rб. При збільшенні струму колектора напруга в точці А падає, і отже зменшується струм бази, а це не дає збільшуватися далі току колектора. Але щоб став змінюватися струм бази, напруга в точці А має змінитися на 10-20%, тобто Rк повинно бути дуже велике, що виправдовується лише в малопотужних каскадах [1].


Малюнок 2.2.3.2.1-Схема пасивної колекторної термостабілізації
Rк = = 159.1 (Ом);
Urк = 7 (В);
Eп = Uке0 + Urк = 10 (В);
Iб = = 0.0008 (А);
Rб = = 2875 (Ом).
2.2.3.3 Активна колекторна термостабилизация
Можна зробити щоб Rб залежало від напруги в точці А див. рис. (2.2.3.2.1). Отримаємо що при незначному зменшенні (збільшенні) струму колектора значно збільшиться (зменшиться) струм бази. І замість великого Rк можна поставити менше на якому б падало порядку 1В див. рис. (2.2.3.3.1). [1]
b2 = 100;
Rк = = = 22,73 (Ом);
Eп = Uке0 + UR = 4 (В);
Iд2 = 10 × Iб2 = 10 × = 0.00008 (A);
R3 = = 28,75 (кОм);
R1 = = 21,25 (кОм);
R2 = = 4.75 (кОм).

Малюнок 2.2.3.3.1-Активна колекторна термостабілізація.
Дана схема вимагає значну кількість додаткових елементів, у тому числі і активних. Якщо Сф втратить свої властивості, то каскад самовозбудітся і буде не посилювати, а генеріровать.Основиваясь на проведеному вище аналізі схем термостабілізації виберемо емітерной.

3 Розрахунок вхідного каскаду по постійному струму
3.1 Вибір робочої точки
При розрахунку необхідного режиму транзистора проміжних і вхідного каскадів по постійному току слід орієнтуватися на співвідношення, наведені в пункті 2.2.1 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.
3.2 Вибір транзистора
Вибір транзистора здійснюється відповідно до вимог, наведених у пункті 2.2.1. Цим вимогам відповідає транзистор КТ3115А-2. 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.
7. Ємність емітерного переходу пФ;
Граничні експлуатаційні дані:
1. Постійна напруга колектор-емітер В;
2. Постійний струм колектора мА;
3. Постійна розсіює потужність колектора Вт;
3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора
Еквівалентна схема має той же вигляд, як і схема представлена ​​на малюнку 2.2.2.2.1 Розрахунок її елементів проводиться за формулами, наведеними в пункті 2.2.2.1
нГн;
пФ;
Ом
Ом;
Ом;
пФ.
3.4 Розрахунок ланцюга термостабілізації
Для вхідного каскаду також обрано емітерна термостабилизация, схема якої наведена на малюнку 3.3.1.


Малюнок 3.3.1
Метод розрахунку схеми ідентичний наведеному в пункті 2.2.3.1 з тією лише особливістю що присутнє, як видно з малюнка, опір в ланцюзі колектора . Ця схема термостабільна при В і мА. Напруга харчування розраховується за формулою В.
Розраховуючи елементи отримаємо:
Ом;
кОм;
кОм;

4.1 Розрахунок смуги пропускання вихідного каскаду
Оскільки ми будемо використовувати комбіновані зворотні [1], то всі відповідні елементи схеми будуть однакові, тобто по суті справи розрахунок всього підсилювача зводиться до розрахунку одного каскаду.

Малюнок 2.3.1 - Схема каскаду з комбінованою ООС
Перевагою схеми є те, що за умов
і (4.1.1)
схема виявляється узгодженої по входу і виходу з КСВН не більше 1,3 в діапазоні частот, де виконується умова ³ 0,7. Тому практично відсутній взаємний вплив каскадів один на одного при їх каскадування [6].
При виконанні умови (1.53), коефіцієнт підсилення каскаду в області частот описується виразом:
, (4.1.2)
де ; (4.1.3)
;
.
З (2.3.1), (2.3.3) не важко отримати, що при заданому значенні
. (4.1.4)
При заданому значенні , каскаду дорівнює:
, (4.1.5)
де .
Навантажують ООС зменшують максимальну амплітуду вихідного сигналу каскаду, в якому вони використовуються на величину
.
При виборі і з (4.1.3), відчувається опір навантаження транзистора каскаду з комбінованою ООС одно .
Розрахунок Kо:
Для реалізації підсилювача використовуємо чотири каскади. У цьому випадку коефіцієнт підсилення на один каскад буде складати:
Ко = = 4.5дБ або 1.6 рази
15 / 4 (Ом);
Rе = (Ом);
;
;
Загальний рівень частотних спотворень дорівнює 3 дБ, то Yв для одного каскаду приймемо рівним:
;

;

Підставляючи всі дані в (4.1.5) знаходимо fв:

Малюнок 4.1.1-Усилитель приймального блоку широкосмугового локатора на чотирьох каскадах.
4.2 Розрахунок смуги пропускання вхідного каскаду
Всі розрахунки ведуться таким же чином, як і в пункті 4.1 із тією лише різницею що беруться дані для транзистора КТ3115А-2.Етот транзистор є малопотужним,
тим самим, застосувавши його в перших трьох каскадах, де рівень вихідного сигналу невеликий, ми доб'ємося менших втрат потужності.
(Ом);
Rе = (Ом);

;
;
Так каr в підсилювачі 4 каскаду і загальний рівень частотних спотворень дорівнює 3 дБ, то Yв для одного каскаду приймемо рівним:
;
;
Підставляючи всі дані в (4.1.5) знаходимо fв:

,
Всі вимоги до підсилювача виконані

5 Розрахунок ємностей і дроселів
Проведений нижче розрахунок заснований на [2].
(НФ);
(МкГн);
На нижніх частотах нерівномірність АЧХ обумовлена ​​ємностями Ср і Се, тому нехай 1,5 dB вносять Ср і стільки ж Се.
, Де (5.1)
R1 і R2 опору відповідно зліва і справа від Ср
Yн допустимі спотворення вносяться однієї ємністю.
(DB), (Разів), для СР1 і (Разів), для Се.
R1 = Rвих (каскаду), R2 = Rвх (каскаду) = Rн = 50 (Ом), для СР1 (межкаскадной),
R1 = Rг = Rвих (3-го каскаду) = 50 (Ом), R2 = Rвх (каскаду) = Rн = 50 (Ом), для Ср2,
,
, ,
,
(Ом),
За формулою (2.4.1) розрахуємо СР
(ПФ),
(ПФ),
,
,
(Нс),
(НФ).



РТФ КП 468730.001.ПЗ
С1, С13
КД-2-60 пФ ± 10%
2
С2, С5,
С8, С11
КД-2-1200 пФ ± 10%
4
С3, С6
С9, С12
КД-2-0.3 нФ ± 10
4
С4, С7,
С10
КД-2-33 пФ ± 10%
3
Котушки індуктивності
L 1
Індуктивність 8 мкГн ± 10%
1
Резистори ГОСТ 7113-77
R 19
МЛТ-0, 125 - 264 Ом ± 10%
1
R20
МЛТ-0, 125 - 535 Ом ± 10%
1
R4, R10
R16, R21
МЛТ-0 ,5-1 8 Ом ± 10%
4
R22
МЛТ-0, 5 - 73 Ом ± 10%
1
R6, R1 2,
R18, R23
МЛТ-0, 25 - 142 Ом ± 10%
4
R1, R 7,
R13
МЛТ-0, 125 - 2200 Ом ± 10%
3
R2, R8,
R14
МЛТ-0, 125 - 1700 Ом ± 10%
3
R5, R11,
R17
МЛТ-0, 125 - 880 Ом ± 10%
3
Транзистори
VT3
КТ996А
1
VT1, VT2
VT3
КТ3115А-2
3

6 Висновок
У даному курсовому проекті розроблений підсилювач приймального блоку широкосмугового локатора з використанням транзисторів КТ996А і комбінованих зворотних зв'язків, має такі технічні характеристики: смуга робочих частот (100-1000) МГц; коефіцієнт посилення 15 дБ; нерівномірність амплітудно-частотної характеристики + 1,5 дБ; максимальне значення вихідного напруги 2 В; опір генератора і навантаження 50 Ом; напруга живлення 7 В.

Список використаних джерел
1 Мамонкин І.Г. Підсилювальні пристрої: Навчальний посібник для вузів. - М.: Зв'язок, 1977.
2 Тітов А.А. Розрахунок коригувальних ланцюгів широкосмугових підсилюючих каскадів на біполярних транзисторах - http://referat.ru/download/ref-2764.zip
3 Горбань Б.Г. Широкосмугові підсилювачі на транзисторах. - М.: Енергія, 1975.-248с.
4 Проектування радіопередавальних пристроїв. / За ред. О.В. Алексєєва. - М.: Радіо і зв'язок, 1987 .- 392с.
5 Зайцев А.А., Міркін А.І., Мокряков В.В. Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої і більшої потужності: Довідник-3-е вид. -М.: Кубки-а, 1995.-640с.: Іл.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
101.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Підсилювач потужності широкосмугового локатора
Блок посилення потужності нелінійного локатора
Розрахунок широкосмугового підсилювача потужності
Організація роботи приймального відділення стаціонару
Проектування підготовчого цеху і приймального салону
Основи проектування інтегральних мікросхем широкосмугового підсилювача
Організація статистичного приймального контролю за альтернативною ознакою
Підсилювач - коректор
Електронний підсилювач 2
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru