Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Декабря 2011 в 15:52, курсовая работа
По данным своего варианта рассчитать многокаскадный усилитель на транзисторах с отрицательной обратной связью. Принять Мн=Мв=1.41. Глубину обратной связи выбрать из условия: при замене транзисторов коэффициент усиления не должен изменяться более чем на +(-) 5% от соответствующего значения ср транзистора.
Построить ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого усилителя, петлевого усиления, цепи обратной связи. Проверить усилитель на устойчивость. Запас устойчивости по фазе должен быть не менее 30˚ (лучше 60˚). Запас по амплитуде не менее 3 дБ. При необходимости принять меры по обеспечению требуемых запасов по фазе и амплитуде. Построить ЛАЧХ замкнутого усилителя и определить fн и fв. Ошибка не должна превышать +(-) 5%.
1.Типовое задание………………………………………………………………………………..3
2.Выбор транзистора и его справочные данные……………………………………………….4
3.Расчет трехкаскадного усилителя…………………………………………………………….6
4.Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ тнрехкаскадного усилителя…………………………………21
5.Расчет усилителя на интегральных микросхемах………………………………………….26
6.Стандартные номиналы резисторов и конденсаторов……………………………………..31
7.Исследование транзисторного усилителя в программе MicroCap7……………………….32
8.Переходная характеристика………………………………………………………………….34
9.Аналих Фурье…………………………………………………………………………………35
10.Вывод по курсовому проекту………………………………………
Рисунок 2.9. Расчет второго каскада
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода ( ) может быть рассчитано по формуле: ;
Значение
берем из входной ВАХ, проведя касательную
к точке покоя. Для каждого каскада
будет иметь следующие значения:
Значение берем из рисунка 2.10.
Рисунок 2.10.Расчет первого каскада
Значение берем из рисунка 2.11.
Рисунок 2.11. Расчет второго и третьего каскадов
Так как точки покоя второго и третьего каскадов одинаковы,то значения и для двух каскадов будут одинаковы.
2.3.3 Расчет сопротивлений для первого каскада
Подбор резисторов для установления необходимых режимов покоя
Подбор резисторов для установления необходимых режимов покоя
Расчет режима работы по переменному току
Рисунок 2.12 Схема
замещения усилителя на переменном
токе
Рисунок 2.13. Схема замещения на средних частотах для первого каскада
Рисунок 2.14. Схема замещения на средних частотах для второго каскада
Рисунок 2.15 Схема замещения на средних частотах для третьего каскада
В
области средних частот ёмкостные
сопротивления конденсаторов
Рисунок 2.16 Схема замещения на средних частотах для схемы с ОЭ.
Источник тока, работающий на два параллельных сопротивления, может быть заменен эквивалентным источником тока, работающим на одно сопротивление. При этом ток и напряжение на зажимах не преобразованной части схемы остаются неизменными.
Выведем формулы этих преобразований:
, откуда
Рассмотренные преобразования применены для того, чтобы избавиться от элемента rk* в схеме замещения. Внимательное рассмотрение показывает, что роль R/ играет сам резистор rk*, а роль R// - эквивалентное сопротивление оставшейся части схемы, измеренное относительно зажимов 7 и 8.
Обозначим
дробь
как γк – коэффициент токораспределения
коллекторной цепи, γк показывает, какая
доля тока источника
ответвляется в коллекторную цепь.
Рисунок 2.17 Эквивалентная цепь сопротивлений между зажимами 7 и 8.
;
Схема на рисунке 2.17 упрощается. По ней легко можно получить различные формулы.
Рисунок 2.18. Упрощенная схема замещения на средних частотах с источником тока.
Пользуясь схемой на рисунке 2.18 выведем формулу для и :
;
;
Тогда ;
Получим формулу для коэффициента усиления по напряжению на средних частотах:
;
;
Знак
«минус» в формуле означает, что
на средних частотах фаза сигнала изменится
на 1800 – говорят, что сигнал инвертируется.
Для расчета входных и выходных сопротивлений воспользуемся схемой на рисунке 2.19
Рисунок
2.19. Упрощенная схема замещения на
средних частотах с источником ЭДС
2.3.5 Расчет входных и выходных сопротивлений
Для расчета следующих параметров воспользуемся пакетом MathCad 14:
2.3.6. Расчет коэффициентов усиления каскадов
(дБ)
(дБ)
(дБ)
(дБ)
Входное и выходное сопротивления разомкнутого усилителя
Коэффициент усиления замкнутого усилителя. Коэффициент обратной связи
(дБ)
Глубина обратной связи
(дБ)
Входное и выходное сопротивления замкнутого усилителя
2.3.7. Расчет входного и выходного сопротивлений для β=βmin, β=βmax
2.3.8. Коэффициенты усиления каскадов для β=βmin, β=βmax
(дБ)
(дБ)
(дБ)
Коэффициенты усиления разомкнутого усилителя для β=βmin, β=βmax
Коэффициенты усиления замкнутого усилителя для β=βmin, β=βmax
2.3.9. Отклонение коэффициента усиления от заданного для β=βmin, β=βmax
Из полученных
результатов видно что все необходимые
условия соблюдены.
2.4. Расчет конденсаторов и их частот
2.4.1. Расчет появления среза на высоких частотах для каждого транзистора
2.4.2. Емкости конденсаторов будут иметь следующие значения:
2.5.
Построение ЛАЧХ
и ЛФЧХ:
Коэффициенты усиления:
K0(f)- первого каскада
K1(f)- второго каскада
K2(f)- третьего каскада
КС0(f)-первого разделительного конденсатора
КС1(f)-второго разделительного конденсатора
КС2(f)-третьего разделительного конденсатора
КС3(f)-четвертого разделительного конденсатора
КСе1(f)-первого шунтирующего конденсатора Сэ1
КСе2(f)-второго шунтирующего конденсатора Сэ2
K(f)-разомкнутого контура
Kzam(f)-замкнутого контура
(f)-петлевого усиления
-цепи обратной связи
2.5.1
ЛАЧХ и ЛФЧХ
разомкнутого контура
2.5.2 ЛАЧХ и ЛФЧХ цепи обратной связи
2.5.3. ЛАЧХ и ЛФЧХ замкнутого контура
2.5.4. ЛАЧХ и ЛФЧХ петлевого усиления,проверка на устойчивость
2.5.5. Общее ЛАЧХ и ЛФЧХ
Вывод по заданию:при исследование трехкаскадного усилителя охваченного ООС на устойчивость, были определены следующие параметры:
1)Запас по фазе:-на нижних частотах
-на высоких частотах
2)Запас
по амплитуде:-на низких
Все условия удовлетворяют исходной задаче.