135810 (Усилитель модулятора системы записи компакт-дисков)

2016-08-01СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Усилитель модулятора системы записи компакт-дисков", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиофизика и электроника" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "радиоэлектроника" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "135810"

Текст из документа "135810"

Министерство образования

Российской Федерации

ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)


Усилитель модулятора системы записи

компакт-дисков.

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине:

«Схемотехника аналоговых электронных устройств»

Выполнил

студент гр.149-3

________ Радишевский Е.В.

Проверил

преподаватель каф. РЗИ

________ Титов А.А.

2002

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 36с., 12 рис., 1 табл., 10 источников, 1 приложение.

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД, ТРАНЗИСТОР, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, ДИАПАЗОН ЧАСТОТ, НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, ОДНОНАПРАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ.

Объектом исследования в данной курсовой работе являются методы расчета усилительных каскадов на основе транзисторов.

Цель работы - приобрести практические навыки в расчете усилительных каскадов на примере решения конкретной задачи.

В процессе работы производился расчет различных элементов широкополосного усилителя.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word ХР.

Содержание

1.Введение…………………………………………………………..4

2.Техническое задание……………………………………………..7

3.Расчётная часть…………………………………………………...8

3.1 Структурная схема усилителя………………………………8

3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ……….8

3.3 Расчёт выходного каскада ………………………………….8

3.3.1 Выбор рабочей точки……………………………...8

3.3.2 Выбор транзистора………………………………..12

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора………13

3.3.4 Расчёт полосы пропускания………………………16

3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации………………...17

3.4 Расчёт промежуточного каскада

по постоянному току.………………………………………..23

3.4.1 Выбор рабочей точки……………………………...23

3.4.2 Выбор транзистора………………………………...23

3.4.3 Расчет промежуточного каскада………………….24

3.4.4 Расчет полосы пропускания………………………25

3.4.5 Расчёт цепей термостабилизации.………………..26

3.5 Расчёт входного каскада

по постоянному току.………………………………………..26

3.5.1 Выбор рабочей точки……………………………...26

3.5.2 Выбор транзистора………………………………...26

3.5.3 Расчет входного каскада…………………………..27

3.5.4 Расчет полосы пропускания………………………27

3.5.5 Расчёт цепей термостабилизации.………………..29

3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей………………………………………………………30

4 Заключение…………………………………………….………….32

Список использованных источников……………………………...33

Приложение А………………………………………………………33

Схема принципиальная……………………………………………..34

РТФ КП.468740.001 ПЗ. Перечень элементов………………… 35,36

1.Введение

Целью данной работы являлось проектирование усилителя модулятора системы записи компакт дисков [1] (усилителя модулятора лазерного излучения [2]). Данный усилитель является важным компонентом дефлектора или другими словами устройства предназначенного для управления светового пучка, в данном случае лазерного излучения [3],[4]. Работа дефлектора целесообразна при условии возникновения угла Брэга и основана на явлении дифракции света на звуке. Через звукопровод изготовленный из кристалла парателлурита, в котором при помощи пьезо преобразователя возбуждается звуковая волна образующая внутри данного кристалла бегущую дифракционную решетку. Проходящий луч дифрагирует на этой решетке, то есть отклоняется от первоначального направления на угол пропорционально частоте звука. При этом его интенсивность оказывается пропорциональна мощности звуковых колебаний. Пьезо элемент играет роль переходника, между кристаллом и усилителем мощности в работе дефлектора и представляет собой пьезоэлектрик преобразующий колебания электрического сигнала в колебания звукового сигнала. Данный преобразователь характеризуется импедансом или другими словами комплексным сопротивлением (который в нашем случае составляет ). К входу данного преобразователя подключается разработанный усилитель. Дефлектор используется для сканирования лазерного пучка в одной плоскости, но при параллельном включении двух дефлекторов, возможно управление световым пучком и в двух мерном пространстве. В результате высокой монохроматичности, лазерное излучение имеет низкий уровень расходимости, что позволяет добиться хорошей фокусировки на больших расстояниях. Данное явление за счет своей зрелищности находит широкое применение при проведении тожеств, приемах, в рекламных компаниях и в предвыборных гонках. Имея так же большую точность, то есть возможность добиться при использовании дефлектора очень незначительных отклонений светового пучка от заданной точки, данный прибор может применяться в микрохирургии и изготовлении сверхсложных печатей, штампов, документов и ценных бумаг.

На примере можем рассмотреть принцип работы дисковода CD-ROM и осуществление записи на компакт-диск [5].

Обычный процесс изготовления компакт-диска состоит из нескольких этапов. Как правило, они включают в себя следующие операции: подготовку информации для записи на мастер-диск (первый образец), изготовление самого мастер-диска и матриц (негатив мастер-диска), тиражирование компакт-дисков. Закодированная информация наносится на мастер-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется здесь чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков. Копии негатива мастер-диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Отметим, что сформированные лазерным лучом впадины очень малы по размеру. Примерно 30-40 впадин соответствуют толщине человеческого волоса, а это примерно 50 мкм.

В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.

Итак, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде от внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль. В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.

В отличие, например, от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружного диаметра диска к внутреннему. Тем не менее, одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических.

В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторов осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов.Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Теперь перейдем непосредственно к принципиальной схеме.

Из-за большой нагрузочной емкости происходит заметный спад амплитудно-частотной характеристики в области высоких частот. В результате чего появляется основная проблема при проектировании данного усилителя заключающаяся в том, чтобы обеспечить требуемый коэффициент усиления в заданной полосе частот.

Наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку, обладает усилительный каскад с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению [6]. Он и был выбран в качестве выходного каскада разработанного широкополосного усилителя мощности. Так же по сравнению с обыкновенным резистивным каскадом выбранный вариант более экономичный. Для компенсации завала АЧХ в области верхних частот при применении резистивного каскада пришлось бы ставить в цепи коллектора очень малое сопротивление порядка 6 Ом, для уменьшения общего выходного сопротивления каскада, что естественно привело бы к увеличению тока в цепи коллектора и рассеиваемой мощности, а соответственно и к выбору более дорогого по всем параметрам транзистора. Для выходного, каскада была использована эмиттерная термостабилизация [7]. В результате предложенного решения на первом каскаде, добились усиления в 6 дБ с искажениями составляющие 1дБ. В качестве промежуточного и входного использованы каскады с комбинированной обратной связью [6], обладающие активным и постоянным в полосе пропускания выходным сопротивлением. Эти каскады реализованы на транзисторах 2T996А. Для обеспечения требуемой температурной стабилизации вполне подошла эмиттерная стабилизация. В результате на втором каскаде, добились усиления 18 дБ, и на третьем также 18 дБ.

Для уменьшения потребляемой мощности и увеличения КПД с 1,4 до 28 процентов, в цепи коллектора сопротивление заменяем дросселем сопротивление которого в рабочем диапазоне частот много больше, чем общее сопротивление нагрузки.

В результате предложенного решения общий коэффициент усиления составил 42 дБ.

2. Техническое задание

Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

  1. Рабочая полоса частот: 1-100 МГц.

  2. Линейные искажения

в области нижних частот не более 3 дБ,

в области верхних частот не более 3 дБ.

  1. Коэффициент усиления 30 дБ.

  2. Амплитуда выходного напряжения Uвых=4 В.

  3. Диапазон рабочих температур: от +10 до +60 С0.

  4. Сопротивление источника сигнала Rг=50 Ом.

  5. Сопротивления нагрузки Rн=1000 Ом.

  6. Емкость нагрузки Сн=40 пФ.

3. Расчётная часть

3.1 Структурная схема усилителя.

Для обеспечения заданного коэффициента усиления равного 30 дБ при коэффициенте усиления транзистора около 10дБ, примем число каскадов усилителя равное 3.

Структурная схема, представленная на рисунке 3.1, содержит кроме усилительных каскадов цепи отрицательной обратной связи, источник сигнала и нагрузку.


3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ

Расчёт усилителя будем проводить исходя из того, что искажения [7] распределены между каскадами равномерно, а так как всего три каскада и общая неравномерность должна быть не больше 3 дБ, то на каждый каскад приходится по 1 дБ.

    1. Расчёт выходного каскада

3.3.1 Выбор рабочей точки

Как отмечалось выше в качестве выходного каскада будем использовать каскад с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению обладающий наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку.

Рассчитаем рабочую точку двумя способами:

1.При использовании дросселя в цепи коллектора.

2.При использовании активного сопротивления Rк в цепи коллектора.

1.Расчет рабочей точки при использовании при использовании дросселя в цепи коллектора.


Сопротивление обратной связи Rос находим исходя из запланированного на выходной каскад коэффициента усиления, сопротивления генератора или другими словами выходного сопротивления предыдущего каскада и рассчитываем по следующей формуле [6]:

, . (3.3.1)

Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам [7]:

, (3.3.2)

где , (3.3.3)

, (3.3.4)

, (3.3.5)

где – начальное напряжение нелинейного участка выходных

характеристик транзистора, .

, (3.3.6)

, (3.3.7)

. (3.3.8)

Рассчитывая по формулам 3.3.2 и 3.3.5, получаем следующие координаты рабочей точки:

,

,

,

,

.

Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе

,

, , , тогда

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5259
Авторов
на СтудИзбе
421
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее