Курсовая работа: Расчет и проектирование импульсного усилителя вариант 24

Расчет и проектирование импульсного усилителя

Содержание пояснительной записки

1. Введение……………………………………………………………….…………………………………………….…3
2. Задание на проектирование…….………………….…………………………..........................................4
3. Расчет выходного каскада……………………………..…………………………………………………......6
   1. .Выбор транзистора в выходном каскаде…………….……..…………………...…………………..6
   2. .Выбор режима работы выходного каскада по постоянному и переменному току..8
   3. .Расчет выходного каскада по постоянному и переменному току, включающий расчет элементов задания и стабилизации режима..…………………….………………….……......10
   4. .Определение низкочастотных и высокочастотных параметров транзистора выходного каскада в средней точке…….…………………………………………….…………………………....16
   5. .Расчет коэффициента усиления и времени установления выходного каскада.…..18
   6. .Окончательный расчет выходного каскада с учетом введенных цепей обратной связи или коррекции…………………………………….…….…………………………….…………………………….19
   7. .Определение входного сопротивления и входной емкости выходного каскада…...23
4. Расчет предварительных каскадов………..…………………………………….………………..………….24
   1. .Выбор транзистора для предварительных каскадов..……………….…………………......….24
   2. .Выбор режима работы транзисторов в каскадах предварительного усиления…26
   3. .Определение параметров транзистора в рабочей точке…….……………………………....28
   4. .Определение количества предварительных каскадов …………..…………………..………….29
5. Расчет первого предварительного каскада по постоянному и переменному току…………………………………………………………………………………………………………….…………………....30
   1. .Расчет элементов стабилизации первого предварительного каскада ……………….30
   2. .Расчет времени установления первого предварительного каскада…………………….35
   3. .Определение входного сопротивления и входной емкости первого предварительного каскада……………….………………………………………………………………………….…39
6. Расчет второго предварительного каскада по постоянному и переменному току……..............................................................................................................................................................40
   1. .Расчет элементов стабилизации второго предварительного каскада…………...…40
   2. .Расчет времени установления второго предварительного каскада………...........…..41
   3. .Определение входного сопротивления и входной емкости второго предварительного каскада……………………………………………..……………………………………….……...42
7. Расчет входного каскада………………………………………………………………………….…………………..43
   1. .Выбор транзистора для входного каскада…………………………………………………………..43
   2. .Выбор режима работы транзистора.……………………………………………………………………44
   3. Расчет элементов стабилизации, времени установления, входного сопротивления и входной емкости входного каскада……………………………………………….....45
8. Расчет вспомогательных цепей…………………………………………………………………..............48
9. Определение суммарных показателей рассчитываемого усилителя…………………51
10. Расчет мощностей, рассеиваемых на резисторах, напряжений, действующих на конденсаторах, и токов протекающих через катушки индуктивности…………………………………………………………………………………………………….……52

Приложение 1……………………………………………………………………………………………….……..53
Приложение 2……………………………………………………………………………………………….….54
Список использованной литературы……………………………………………………………..55

1. Введение

Курсовое проектирование по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств » заключается в разработке и полном расчете электрической схемы усилителя импульсных сигналов с последующим моделированием разработанной схемы в программе схемотехнического моделирования MicroCap. Задание на проектирование предполагает реализацию всего усилителя на дискретных биполярных и полевых транзисторах. Выполнение курсового проекта преследует следующие цели.

1. Ознакомление с основными характеристиками биполярных и полевых транзисторов.
2. Ознакомление с основными схемотехническими решениями, используемыми в усилительных каскадах на биполярных и полевых транзисторах.
3. Приобретение навыков расчета усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах (выбор и обеспечение режима работы усилительного элемента по постоянному и переменному току, выбор и расчет схем высокочастотной и низкочастотной коррекции усилительных каскадов, расчет вспомогательных цепей).
4. Приобретение навыков оформления технической документации на радиоэлектронное устройство.
5. Приобретение навыков компьютерного моделирования аналоговых электронных устройств в современных программах схемотехнического моделирования.

Задание на проектирование

Таблица 1. Технические характеристики разрабатываемого усилителя.

1. Выбор схемы выходного каскада в зависимости от типа и параметров нагрузки. Как правило, выбор производится между одиночным каскадом, выполненным по схеме с ОЭ, и тандемом эмиттерного повторителя с каскадом, выполненным по схеме с ОЭ.
2. Выбор транзистора выходного каскада по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току.
3. Выбор режима работы транзистора выходного каскада по постоянному току и расчет элементов, обеспечивающих стабилизацию этого режима.
4. Определение низкочастотных () и высокочастотных ( параметров транзистора выходного каскада в средней точке, соответствующей половине импульса коллекторного тока.
5. Расчет выходного каскада по переменному току, включающий расчет коэффициентов усиления и времени установления.
6. Решение вопроса о необходимости введения в каскад частотно независимой отрицательной обратной связи.
7. Решение вопроса о необходимости применения эмиттерной или параллельной высокочастотной коррекции выходного каскада.
8. Окончательный расчет выходного каскада по переменному току с учетом введенных цепей обратной связи и коррекции.
9. Определение выходного сопротивления и входной емкости выходного каскада, т.е. определение параметров нагрузки, на которую будет работать предвыходной каскад.
10. Выбор транзисторов для каскадов предварительного усиления по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току коллектора.
11. Выбор режима работы транзисторов в каскадах предварительного усиления.
12. Определение высокочастотных и низкочастотных параметров транзисторов предвыходных каскадов в рабочей точке.
13. Определение количества каскадов предварительного усиления.
14. Полный электрический расчет каскадов предварительного усиления по постоянному и переменному току, аналогичный расчету выходного каскада.
15. Выбор схемы входного каскада в зависимости от требуемого входного сопротивления усилителя. Как правило, выбор производится между каскадом с ОЭ, эмиттерным повторителем и каскадом на полевом транзисторе.
16. Расчет вспомогательных цепей: фильтры питания, разделительные и блокировочные конденсаторы.
17. Принятие решения о необходимости применения низкочастотной коррекции всех или части каскадов усиления.
18. Определение суммарных параметров усилителя (с учетом всех обратных связей и цепей коррекции) и сравнение их с техническим заданием.
19. В случае несоответствия параметров рассчитанного усилителя техническому заданию принимается решение о необходимости изменения схемы усилителя или параметров его каскадов. Производится возврат на соответствующий этап расчета.
20. Расчет мощностей, рассеиваемых на резисторах, напряжений, действующих на конденсаторах, и токов, протекающих через катушки индуктивности. Выбор типов этих элементов.
21. Компьютерное моделирование разработанной схемы усилителя.

Принципиальная схема импульсного усилителя

Перечень элементов принципиальной схемы