Анализ и расчет элементов многокаскадного усилителя

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н.Туполева - КАИ (КНИТУ-КАИ)

Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Схемотехника телекомммуникационных устройств 1»

Анализ и расчет элементов многокаскадного усилителя.

 

 

Выполнил: студент гр. 5204

Варкасов Р.С.

Руководитель:Усанов А. И.

 

 

                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2013

Листок для замечаний преподавателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Задание;
2. Введение;
3. Анализ технического задания;
4. Выбор транзистора;
5. Расчет параметров транзистора;
6. Y-параметры;
7. Расчет элементов КПУ, схема;
8. Характеристики каскада, схема;
9. Фильтр питания, глубина регулировки;
10. Усилитель переменного тока на ОУ: анализ задания;
11. Выбор микросхемы;
12. Расчет усилительного каскада;
13. Регулировка усиления;
14. Заключение;
15. Список литературы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Телекоммуникацией принято считать прием и передачу звука, сигнала, текста, знака, письменного изображения по кабельной, проводной, магнитной, оптической, радио- и другим электромагнитным системам.

Система технических средств, с помощью которой осуществляется телекоммуникация, называется сетью телекоммуникаций.

Сами же технические средства телекоммуникаций это оборудование и машины, которые используются для обработки, передачи и приема сообщений телекоммуникаций.

Спутник у телекоммуникаций - это техническое средство их, которое находится на орбите Земли для того, что бы оказать услуги телекоммуникаций.

Участниками деятельности телекоммуникаций являются:

а) юридические и физические лица государства, а так же иностранные юридические и физические лица, которые оказывают услуги в области телекоммуникаций;

б) уполномоченный орган — орган, регулирующий деятельность, которая осуществляется в области телекоммуникаций;

в) пользователи услуг телекоммуникаций.

Устройства телекоммуникации:

-Мобильный телефон

-Стационарный телефон

-Интернет

-Радио

-Телевизор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ технического задания.

                       

1)

2)

3)

Проверка:

4)

Входной каскад в данной структурной схеме не нужен, так как

Выходной каскад так же в данной схеме не нужен, так как

Регулировку усиления осуществляем введением обратной связи в один из каскадов на глубину 480 , согласно формуле .

Установка фильтра питания позволяет понизить напряжение питания. В моем случае  3 каскада достаточно одного фильтра питания. 

 

 

 

Выбор транзистора каскадов усилителя.

1)

2) (низкочастотный)

3) Максимальный размах выходного  напряжения 

(маломощный)

Подходящие транзисторы: КТ120А, КТ120Б, КТ120В

Характеристики транзистора КТ120А:

Расчет параметров транзистора.

1)

2)Рабочие точки:

РТ1: 

РТ2: 

Дальнейшие расчеты будем вести для рабочей точки 2.

Y- Параметры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет элементов КПУ.

Дано:

Рабочая точка 2:

1. Падение напряжения цепи эмиттера:

Выбираем 0,1 для того, что бы КПД было выше.

Е24: 1 кОм

3. Ток делителя:

Берем 3, для того, что бы входное сопротивление было выше, термостабилизация при этом станет хуже.

Е24: 2,2 кОм

Е24: 5,6 кОм

Е24: 15 кОм

7. Расчет емкостей

Разделим искажения между емкостями таким образом, чтобы

Дано:

 

Пусть

 

Е24: 0,22 мкФ

Е24: 3 мкФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики каскада.

1. Эквивалентная проводимость:

1.1.

1.2.

1.3.

 

2. Найдем коэффициент усиления:

Вводим обратную связь, но она будет небольшой. Коэффициент усиления после введения обратной связи уменьшается в фактор обратной связи раз.

3. Фактор обратной связи:

4. Сопротивление эмиттера обратной связи:

Е24=68 Ом

Е24: 910 Ом

6. ВЧ искажения:

 – обеспечиваем

Е24= 91 пФ

Примем

8. Коэффициент ВЧ искажений:

10. Входное напряжение:

11. Сопротивление делителя:
12. Входное сопротивление:

13. Входное сопротивление обратной связи:

14. Входной ток:

15. Коэффициент усиления по току:

 

16. Входная мощность:

17. Коэффициент усиления по мощности:

 

18. Потребляемая мощность:

Так как усилитель апериодический импульсный.

19. Коэффициент полезного действия:

 

 

 

 

Фильтр питания.

1)

2)

3)

4)

Глубина регулировки.

1)

2)Эмиттерное сопротивление регулировки:

 

 

 

 

Усилитель переменного тока на ОУ.

1. Анализ задания:

2. Берем .
3. Рассчитываем количество каскадов:

4.   => 2 каскада с коэффициентом усиления по 40.
5.  
    
   

2. Выбор микросхемы:

Так как , то ставим на выход повторитель напряжения.

3. Операционный усилитель: К140УД11.

1,5,8- коррекция;

2- инвертирующий вход;

3- неинвертирующий вход;

4- напряжение питания (- ;

6- выход;

7- напряжение питания (+ ;

 

Предельные эксплуатационные параметры:

Характеристики:

Время установления выходного напряжения:

Коэффициент усиления напряжения:

Синфазные входные напряжения: 15В

Специфика работы:

Предназначен в основном для работы на относительно невысоких частотах. Микросхема представляет собой быстродействующий операционный усилитель, имеющий защиту от превышения напряжения по входу и схему защиты выхода от короткого замыкания, с внутренней частотной коррекцией.

4. Расчет усилительного каскада: 
   

1. Выбираем

, т.к.

Е24=27 кОм

2. Рассчитываем :

4. Рассчитываем

Rвх=R3=0.68 кОм

Е24=120 нФ

Е24=1.1 мкФ

Остальные каскады будут иметь такие же номиналы.

5. Регулировка усиления:

 

1. Глубина регулировки:

Е24=24 кОм

Е24=2 кОм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение:

В ходе выполнения работы согласно заданию курсового проекта, были проведены анализ технического задания, описание современного состояния технической проблемы; разработаны структурная схема усилителя на дискретных элементах, принципиальная схема выходного каскада усилителя на дискретных элементах, структурная схема усилителя в микросхемном варианте и принципиальная схема усилителя в микросхемном варианте; произведен расчет структурной схемы усилителя на дискретных элементах, расчет выходного каскада усилителя на дискретных элементах, расчет линейного тракта усилителя в микросхемном варианте.

В процессе выполнения курсового проекта были усвоены основные термины и понятия, относящиеся к схемотехническому проектированию, освоены и закреплены методы анализа схем, получены навыки  работы с современной элементной базой микропроцессорных устройств, получены навыки работы с технической, справочной и методической литературой, действующими государственными стандартами, получен опыт правильного составления и оформления схемотехнической документации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. В.В.Афанасьев, М.П.Данилаев, И.И.Нуриев, А.И.Усанов/ методическое пособие «Схемотехника аналоговых электронных устройств: Методические указания по курсовому проектированию».
2. Павлов В.Н., Ногин В.Н. «Схемотехника аналоговых электронных устройств: учебник для вузов».
3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник/ К.М.Брежнева, Е.И.Гантман, Т.И.Давыдова. Под редакцией Б.Л.Перельмана - М.: Радио и связь, 1981.
4. http://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/153/ud1.html