Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов rc-усилителей систем передачи информации icon

Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов rc-усилителей систем передачи информации


Смотрите также:
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “...
Методические указания по курсовому проектированию для студентов заочной формы обучения...
Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов...
Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Экономика организации»...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине Экономика и социология труда для...
Методические указания к курсовому проектированию по учебной дисциплине «инновационный...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине проектирование автоматизированных...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование...
Методические указания к курсовому проектированию по разделу: «Безопасность жизнедеятельности»...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине проектирование автоматизированных...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Электроразведка»...



Загрузка...
страницы:   1   2
скачать


СПб ГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича


Методические указания

к курсовому проектированию

предварительных каскадов RC-усилителей систем передачи информации.


(для студентов заочного обучения)


Санкт-Петербур г

2010г


Методические указания к курсовому проектированию по курсу «0сновы схемотехники» студентам заочного обучения факультета РС, РВ и ТВ


Составители: проф. А.Г. Алексеев, доц. П.В. Климова.


Приведены задания на курсовое проектирование и методические указания по выполнению курсового проекта. В них предусматрено использование компьютерной программы Fastmean, разработанной в Университете. Прилагается презентация этой программы, выполненная студентами дневного отделения. Весь методический материал адаптирован с учетом формы обучения.


Варианты технических заданий.


Последние три цифры зачетной книжки студента определяют технические требования к курсовому проекту.

Первая цифра из них определяет классификационный индекс полевого транзистора КП 307 и его параметры, приведенные в таблице 1. Напряжение затвор-исток для всех транзисторов Uзи = -1В.


Табл. 1



Параметр

Нач.

ток стока

Ic нач

Крутизна

макс.

Smax

Напряжение

отсечки

Uотс.

Входная

емкость

Сзи

Проходная

емкость

Сзс

Единицы

измерения

мA

мA/B

B

пФ

пФ

0

КП 307А

6

9

-3

5

1.5

1

Б

10

15

-5

5

1.5

2

В

10

15

-5

5

1.5

3

Г

16

12

-6

5

1.5

4

Д

16

12

-6

5

1.5

5

Е

3

8

-2.5

5

1.5

6

Ж

14

4

-7

5

1.5

7

А

6

9

-3

5

1.5

8

Б

10

15

-5

5

1.5

9

В

10

15

-5

5

1.5


Вторая цифра определяет типы биполярных транзисторов.


Параметры биполярных транзисторов малой мощности типа n-p-n приведены в таблице 2


Табл. 2



Тип

транзистора

Рк

Uкэ max

Iк max

h21max

h21min

fт

Ск

τк

мBт

В

мA







МГц

пФ

пс

0

КТ339А

250

25

25

100

25

300

2

25

1

КТ342Б

250

25

50

500

200

300

8

300

2

КТ325А

225

15

30

90

30

800

2.5

125

3

КТ325В

225

15

30

400

160

1000

2.5

125

4

КТ355А

225

15

30

300

80

1500

2

60

5

КТ375А

200

30

10

300

60

250

5

300

6

КТ382А

100

15

20

330

40

1800

2

15

7

КТ315А

150

25

100

120

30

270

7

150

8

КТ316В

150

15

30

120

40

800

3

150

9

КТ373Г

150

60

50

125

50

250

8

200



Третья цифра (таблица 3) определяет сопротивление внешней нагрузки R, величину напряжения источника питания Eо (Рис.1), и полосу пропускания fн и fв .


Табл. 3



Источник

питания

Е0

Сопротивление

внешней

нагрузки

R

Нижняя

частота



.Верхняя

частота



В

кОм

кГц

МГц

0

9

1.0

10

1

1

10

1.2

20

2

2

11

1.3

30

3

3

12

1.0

10

2

4

9

0.8

20

1

5

10

0.9

30

2

6

11

1.0

10

3

7

12

1.1

20

2

8

9

1.2

30

1

9

10

1.3

30

2



Конденсаторы С1-С6 выбираются студентами равными 1…5 мкФ.

Ток источника сигнала I1=1мкА. Ёмкость внешней нагрузки С7=5пФ.


Часть I


1.Содержание и порядок выполнения проекта.


1.1.Требования к проектируемому устройству.

Содержанием курсового проекта является проектирование входного широкополосного RC-усилителя, источником сигнала которого является генератор тока. Подобные усилители находят широкое применение в видеоаппаратуре, а также в блоках управления радио- и видеотехникой. Особенность проектирования заключается в том, что по ряду показателей – стабильности коэффициента усиления, динамическому диапазону входных сигналов и полосы пропускания, к усилителям предъявляются достаточно высокие требования. Поэтому данное методическое указание поможет в проектировании подобных устройств.


^ 1.2.Проектное задание.

Задание на курсовой проект представляет собой технические условия, по которым надлежит спроектировать устройство, работающее в режиме малого сигнала*). В задании каждому студенту указываются следующие данные:

-тип полевого транзистора,

-тип биполярного транзистора,

-напряжение источника питания E0,

-сопротивление внешней нагрузки R,

-нижняя рабочая частота fн ,

-верхняя рабочая частота fв


1.3.Содержание курсового проекта.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и чертежа принципиальной схемы с перечнем элементов. Пояснительная записка содержит задание, описание схемы усилителя, расчет основных параметров усилителя и элементов принципиальной схемы, сравнение полученных результатов с требованиями технического задания. В конце записки приводится список используемой литературы, перечень элементов принципиальной схемы и оглавление. Чертеж принципиальной схемы и перечень элементов вычерчивается с помощью компьютера на отдельных листах.


--------------------------------------------------

*) Точного определения “малого сигнала” не существует. Под режимом малого сигнала обычно понимают режим, в котором амплитуды переменных составляющих токов и напряжений существенно меньше постоянных составляющих этих же токов и напряжений. В этом случае можно выполнять расчеты, пользуясь дифференциальными параметрами, характеризующими усилительный элемент в точке покоя .


^ 1.4. Общие правила выполнения.

Курсовой проект оформляется на стандартных листах (203*288) , которые сшиваются в папке скоросшивателя. Писать надо на одной стороне листа, оставляя поля 2-3 см. Страницы и рисунки нумеруются, иллюстрированный материал выполняется по правилам единой конструкторской документации. Расчётные формулы приводятся полностью с объяснением буквенных обозначений. Числовые значения подставляются в основных единицах. Результат расчёта заканчивается указанием единицы измерения. Пояснения излагаются литературным языком, без сокращений и жаргонных выражений.

В тексте приводятся таблицы элементов и результаты расчетов; указываются литературные источники, из которых заимствованы материалы. Список использованной литературы приводится в конце работы.

Курсовой проект высылается в университет для рецензирования. Задания, выполненные с грубыми ошибками или не соответствующие должному варианту, возвращаются студентам для исправления. Исправления ошибок приводятся в конце выполненной работы на отдельных листах.


2. Описание принципиальной схемы.


Принципиальная схема усилителя представлена на рис. 1.





Рис.1 Принципиальная схема усилителя.


Источником сигнала является ток фотодиода – V1. Если свет на фотодиод не падает, диод V1 закрыт и его внутреннее сопротивление велико. Вследствие этого источником сигнала является генератор тока. Элементы С1,R2 образуют развязывающий фильтр по цепям питания (Е0).

В качестве активного элемента первого каскада выбран полевой транзистор, так как он обладает меньшим уровнем собственных шумов.Входная цепь устройства образована входной суммарной емкостью, состоящей из проходной емкости Сд фотодиода V1, входной емкости Свх транзистора V2 и емкости монтажа См, а также входным сопротивлением каскада V2. Хотя входное сопротивление транзистора V2 - rзи велико, входное сопротивление каскада определяется делителем напряжения на его затворе ( параллельным соединением резисторов R3 и R4). Данная входная цепь и будет определять частоту верхнего среза fВХ. Биполярный транзистор V3, включенный по схеме общий коллектор (ОК) служит буферным каскадом с большим входным и малым выходным сопротивлением. Транзистор V4 включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Внешней нагрузкой предварительного усилителя является входное сопротивление и входная ёмкость основного усилителя. Для учета их влияния подключена цепочка R12 и С7 (рис.2,а).

Для расширения полосы пропускания в области верхних частот в этом каскаде может быть применена отрицательная обратная связь (ОС) и основанная на ней эмиттерная коррекция (R11,C5). Если в схеме рис.1 удалить конденсатор С5, то благодаря резистору R11возникнет местная ОС. Вследствие этого уменьшится коэффициент усиления и увеличится частота верхнего среза до fвF (рис. 2б).

На рис.2,а показана схема каскада на транзисторе V4 с элементами, позволяющими расширять полосу усиливаемых частот. В качестве элемента ОС выступает резистор R'11. Он определяет глубину ОС F на средних частотах, а следовательно и коэффициент усиления с обратной связью. Резистор R''11 зашунтирован конденсатором С5 и на харктеристики усилителя в области верхних частотах влияния не оказывает. При таком методе изменения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) режим работы транзистора V4 на постоянном токе не должен изменяться. Общее сопротивление в эмиттерной



а) б)

. Рис.2 Высокочатотная эмиттерная коррекция

цепи необходимо сохранять прежним R11=R'11+R''11 .

На рис.2,б красным цветом изображена АЧХ каскада усиления на транзисторе V4 (рис.1) с верхней граничной частотой по уроню -3дБ fв . Синим цветом изображена АЧХ каскада усиления по рис.2,а, в котором ОС создается резистором R'11.Верхняя граничная частота в схеме с ОС fв F > fв . Дальнейшее увеличение fв F за счет увеличения глубины ОС приведет снова к уменьшению коэффициента усиления. Избежать этого можно применив в схеме рис.2,а эмиттерную высокочастотную коррекцию. Она заключается в том, что параллельно резистору R'11 подключается конденсатор небольшой емкости СКОР , который шунтирует этот резистор на высоких частотах и тем самым устраняет ОС. Влияние корректирующей ёмкости на АЧХ иллюстрирует рис.2,б, где fвскор2 > fвскор1, при этом СКОР2 > СКОР1.

В области нижних частот АЧХ определяется разделительными конденсаторами С2,С4,C6 и блокировочными конденсаторами С3 и С5, устраняющими местную обратную связь по сигналу.


3.Расчет элементов схемы по постоянному току

Расчет элементов необходимо начать с обеспечения режимов работы фотодиода и транзисторов по постоянному току. Схема усилителя по постоянному току представлена на рис. 3. На этом рисунке показаны только те элементы схемы, по которым протекают постоянные токи.



Рис.3 Схема усилителя по постоянному току.


В связи с тем, что конденсаторы не пропускают постоянный ток, рис.3 представляется состоящим из трех независимых фрагментов схемы: фрагмент с фотодиодом , c полевым транзистором и с биполрными транзисторами.


3.1 Предварительный расчет резисторов по постоянному току.


3.1.1 Предварительный расчет резисторов диода V1

Параметры фотодиода V1-ФДК-227: рабочее напряжение Uраб = 10В,

темновой ток Iтем = 0,1 мкА, фототок I1 = 1 мкА.

Принципиальная схема цепей питания фотодиода V1 и его типовая вольт-амперная характеристика приведены на рис.4.





Рис.4 Принципиальная схема цепей питания фотодиода а) и его типовая вольт-амперная характеристика б)


Обратное смещение на фотодиод подается для вывода его в линейную

область ВАХ. Одновременно с этим увеличение напряжения Uак уменьшает

проходную емкость фотодиода.

Выберем напряжение анод-катод фотодиода Uак, |Uак|
Рассчитанные сопротивления резисторов R1,R2 необходимо выбрать в соответствии с номинальным рядом (Табл.4).

В табл. 4 приведены ряды значащих цифр для всех единиц измерений Ом, кОм, МОм. Выбирается значение, ближайшее к расчетному из ряда заданной точности.

Табл.4 На рис. 4,б показана точка покоя А с координатами (I1, Uак), из чего следует, что сопротивление фотодиода постоянному току в этой точке RД= Uак/I1.


3.1.2 Предварительный расчет по постоянному току каскада на полевом транзисторе V2 (рис.5)

Транзистор КП307 имеет следующие справочные данные:

Ток стока начальный – Iснач ( мА); Ёмкость затвор-исток - Cзи = 5 пФ;

Максимальная крутизна – Sмакс (мА/В); Ёмкость проходная – Сзс =1.5 пФ;

Напряжение отсечки – U отс ( В); Ток утечки затвора -- IУТ.З=1 нА;

Сопротивление затвор – исток rзи= UЗИ/ IУТ.З =100 МОм.

Принципиальная схема каскада на полевом транзисторе V2 по постоянному току представлена на рис.5


а) б)

Рис. 5 Принципиальная схема по постоянному току каскада V2 а) и типовая вольт- амперная характеристика полевого транзистора с n-каналом б)


Для расчета резисторов R3, R4, R5 и R6 сначала необходимо рассчитать точку покоя полевого транзистора V2, исходя из его параметров: тока стока начального Ic нач, крутизны максимальной Smax и напряжения отсечки Uотс.

Выберем напряжение затвор-исток Uзи = -1 В, Uзи ≤ Uотс/2. Тогда ток стока и крутизну вычислим согласно выражениям: Ic = Ic нач · (1 - Uзи/Uотс)²,

S = Smax · (1 -- Uзи/Uотс).

Как правило, выбирают напряжение на истоке Uи = 0.2 Eo, а напряжение сток- исток Uси = E0/2. Тогда напряжение на стоке равно Uc = Uи + Uси. Отсюда сопротивления в цепи истока и стока R6 = Uи/Iс, R5 = (E0 – Uc)/Ic.

Напряжение на затворе Uз равно Uз = Uи + Uзи. Рассчитаем сопротивление R4, исходя из заданной верхней частоты fв .Так как частота верхнего среза входной цепи fвх должна быть больше fв, а она определяется сопротивлением R4 и суммарной емкостью С = Сд+Свх+См, где Сд – проходная емкость диода, Свх – входная емкость транзистора V2 , Свх = Сзи + (S·R5+1)·Cзс, См– емкость монтажа, можно заключить, что необходимо взять R4≤1/(2πfв·С). После этого определяем ток делителя IД2=UЗ/R4 и сопротивление резистора R3= (E0 – UЗ)/IД2.


3.1.3 Расчет по постоянному току каскадов на биполярных транзисторах

V3, V4 (рис.6)


Биполярные транзисторы КТ382А имеют следующие параметры:

-транзистор биполярный кремниевый;

-UБэ=0.7 В;

- коэффициент усиления по току минимальный h21 min ;

- коэффициент усиления по току максимальный h21max ;

- частота единичного усиления fт (МГц);

-максимальный постоянный ток коллектора Iк max (мА);

-максимальное напряжение коллектор-эмиттер uкэ max (В);

-постоянная времени цепи обратной связи τк (пс);

-ёмкость коллекторного перехода Ск (пФ);

-допустимая мощность рассеиваемая на коллекторе РК ДОП ( мВт).




Рис.6. Принципиальная схема каскадов на биполярных транзисторах по постоянному току


Для расчета сопротивлений резисторов R7, R8, R9, R10 и R11 необходимо выбрать режимы работы транзисторов V3 и V4.

Выберем ток покоя транзистора V4 IК4 ≤ IКmax/2. Учитывая,что переменный коллекторный ток транзистора V3 меньше, чем переменный ток колектора V4, выбираем постоянный коллекторный ток IК3 ≤ IК4. Установив напряжение коллектор-эмиттер V4 Uкэ,4= E0/2 и напряжение на эмиттере V4 UЭ4=0.1 E0, можно определить напряжение UБ4= UЭ3 =UЭ4+UБЭ, где UБЭ=0.7 В для кремниевых транзисторов. Напряжение на базе V3 UБ3=UЭ3+UБЭ. Напряжение на коллекторе V4 UК4=UЭ4+UКЭ,4.

Теперь можно вычислить сопротивления резисторов R9, R10 и R11:

R9= UЭ3/ IЭ3, R10= (E0- UК4)/ IК4, R11= UЭ4/ IЭ4, где IЭ3=IК3+ IБ3 , I Э4= IК4+ IБ4.


Для вычисления токов базы IБ3 и IБ4 и дальнейших расчетов коэффициенты передачи по току h21,3 и h21,4 определим с учетом их крайних значений . Тогда IБ3= IК3/ h21 , IБ4 = I К4/ h21 , а IЭ3=IК3 (1+1/ h21) , I Э4= IК4(1+1/ h21) . В инженерных расчетах при больших h21 принимают равными IЭ3 IК3, I Э4 IК4 .

Для вычисления сопротивлений R7 и R8 нужно знать ток делителя IД3.

Обычно его выбирают равным IД3 ≥ 10IБ3. Сопротивления резисторов

R7= (E0- UБ3)/( IД3+ IБ3) , R8= UБ3/ IД3.

На этом расчет по постоянному току закончен.

Все рассчитанные сопротивления необходимо выбрать по номинальному ряду , соответствующему заданному технологическому допуску (Таблица 4). Для резисторов в цепи эмиттера и истока следует принимать допуск ±5% , а для остальных ±10% . Выбирать значения сопротивлений рекомендуем ближе к большим величинам.


3.1.4 Проверка расчета по постоянному току с помощью компьютера


Правильность расчетов сопротивлений удобно проверить с помощью компьютера. Для этого принципиальную схему каскадов на транзисторах V3 и V4 (рис. 6) преобразуем в эквивалентную схему по постоянному току , заменяя биполярные транзисторы активными четырехполюсниками типа ИТУТ (рис.7), где H11-входное сопротивление биполярного транзистора на постоянном токе .



Рис.7 Эквивалентная схема биполярного транзистора по постоянному току


Вследствие несовпадения направления постоянного коллекторного тока в реальном транзисторе и в компьютерной модели (рис.7) коэффициенту передачи тока h21 необходимо присвоить знак минус (например h21=-100 А/А).



Рис.8 Определение входного сопротивления для постоянного тока в биполярном транзисторе.


Составим эквивалентную схему (рис.9) и с помощью программы Fastmean произведем расчет.Эта программа сама нумерует узлы и элементы схемы, чаще всего в порядке их набора. Поэтому рядом с элементами схемы рис.9 в скобках указано соответствие каждого из них рис. 1. При расчете используются сопротивления резисторов, выбранные ранее по номинальному ряду.




Рис.9 Эквивалентная схема усилиельного каскада на V3,V4 по постоянному току


Сопротивления R6 и R7 не являются резисторами, они отражают эквиваленты входных сопротивлений переходов база-эмиттер транзисторов V3 и V4 H11,3 и H11 ,4 по постоянному току ( рис. 9). Их величины: R6= H11, 3 =UБЭ/ IБ3, R7= H11 ,4 =UБЭ / IБ4,

где UБЭ=0.7 В.


С помощью программы Fastmean по схеме рис.9 вычислим токи в резисторах и напряжения в узлах. Для этого необходимо выполнить последовательность действий, указанную на рис.10 желтым цветом.




Рис.10 Последовательность действий при анализе работы схемы на постоянном токе.

После этого открывается окно с результатами расчетов (рис.11).




Рис.11 Результаты расчетов на ПК


Красным цветом на рис.11 указано сответствие узлов и элементов в схеме рис.9. Сравнение результатов предварительного и компьютерного расчетов удобно представить в виде таблицы (Табл.5).

Направления токов в каждом резисторе схемы рис.9 определяются первым законом Кирхгофа.В программе за положительное направление выбрано движение тока от узла с большим номером к узлу с меньшим номером. Знак минус будет говорить о противоположном направлении тока. В таблицу 5 вносим все результаты без учета знака.

Табл.5

N

V3

V4

Токи и напряжения

UБ3

UЭ3

IД2

IЭ3

UЭ4

UК4

IК4

Единицы измерения

В

В

мА

мА

В

В

мА

Расчет предварительный






















Компьютерный























Если результаты совпадают с точностью ≤ 10%, то расчет всех элементов схемы по постоянному току сделан правильно.


4. Расчет по сигналу.

Этот расчет также проведем при помощи программы Fastmean .

Чтобы определить свойства усилителя по сигналу, необходимо составить

эквивалентную схему усилителя по переменному току. Для облегчения

решения этой задачи рекомендуем выполнить преобразование принципиальной

схемы (рис.1) в эквивалентную схему на переменном токе в два этапа.

Учитывая, что сопротивление источника питания Е0 переменному току равно

нулю, на эквивалентной схеме его выводы можно замкнуть накоротко, а сам

источник удалить. После этой операции верхние выводы резисторов R2, R3,

R5, R7, R10 (рис.1) оказываются на переменном токе соединенными с общим

проводом и эквивалентную схему удобно изобразить в виде, показанном на

рис.12. Соединения указанных резисторов с общим проводом отмечены

красным цветом. Коллектор транзистора V3 также соединяется с общим

проводом. Чтобы не усложнять вид схемы рис.12 , символ общего провода

присоединен к коллектору и тоже отмечен красным цветом.



Рис.12 Предварительная эквивалентная схема усилителя рис.1 на переменном токе


На втором этапе нужно элементы схемы V1, V2, V3 и V4 заменить их эквивалентными моделями на переменном токе..

Источником сигнала является фототок I1 диода V1. Согласно рис.4,б

сопротивление фотодиода на переменном токе определяется касательной к

вольт-амперной характеристике в точке покоя А. Эта точка при отрицательном

смещении находится на пологом участке характеристики. Вследствие того, что

приращение напряжения измеряется в вольтах, а приращение тока в долях

микроампера, сопротивление фотодиода переменному току rД=∆u/∆i

оказывается значительно больше, чем сопротивление постоянному току RД , и rД

достигает 80…100 Мом. Это дает право рассматривать источник сигнала как

генератор тока. Чрезвычайно большое сопротивление rД учитывать в

эквивалентной схеме необходимости нет, остается лишь ёмкость фотодиода СД

(рис.13,а). На рис.13,б изображена эквивалентная схема фотодиода по

переменному току с учетом его цепей питания .



а) б)


Рис.13 Модель фотодиода на переменном токе а) и эквивалентная схема

входной цепи б)


На эквивалентной схеме полевой транзистор заменяем активным

четырехполюсником типа ИТУН—источник тока , управляемый напряжением

(рис.14). Это значит, что выходной ток (ток стока iC) управляется входным

напряжением (затвор-исток uЗИ ), т.е. iC=-S uЗИ.



Рис.14 Эквивалентная модель полевого транзистора V2 (ИТУН) по сигналу.


В данной модели Cзи - емкость затвор-исток транзистора, пФ,

Сзс - проходная емкость, емкость перехода затвор-сток, пФ. Величина этих

ёмкостей дается в справочниках по транзисторам. S2 –крутизна в точке покоя,

мА/В. Сопротивление перехода затвор-исток очень велико (раздел 3.1.2).


Биполярные транзисторы V3 и V4 заменяем активным четырехполюсником

типа ИТУТ – источник тока, управляемый током (рис.15). Здесь выходной ток

iК управляется током базы iб , т.е. iк = -h21 iб.




Рис.15 Модель биполярного транзистора V3 и V4 (ИТУТ) по сигналу.


В этой модели rб’б- объёмное сопротивление базового слоя, Ом. Находим

его из выражения rб’бК/CК . CК - ёмкость коллекторного перехода, пФ,

приводится в справочнках. rб’э- сопротивление перехода база-эмиттер, Ом.

Оно вычисляется rб’э= (1+h21), где h21- коэффициент усиления по току

транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Cб’э -емкость

перехода база-эмиттер, пФ. Она вычисляется по выражению

Cб’э =  , где fт -частота единичного усиления из справочника.



Соединим модели активных элементов согласно принципиальной схеме

(рис.1) и получим эквивалентную схему предусилителя по сигналу для всех

диапозонов частот (рис. 16). Номера внешних резисторов R1-R12 и

конденсаторов C1-C6 этой схеме соответствуют номерам резисторов и

конденсаторов принципиальной схемы (рис. 1). Ёмкости конденсаторов

С1- С6 =1…5мкФ.




Рис. 16 Эквивалентная схема предусилителя по сигналу.


Программа Fastmean нумерует элементы схемы согласно последовательности

их вызова, поэтому последовательность набора элементов схемы рис.16

должна соответствовать номерам внешних резисторов и конденсаторов.

Подробнее можно посмотреть в презентации Fastmean.

Собрав эквивалентную схему на Fastmean, придадим элементам

соответствующие значения и после этого обозначим узлы. Номера узлов

следуют в порядке их образования на мониторе. За номерами узлов можно

следить также в процессе соединения элементов.

•••• { Следует обратить особое внимание на то, что номера не

присваиваются узлам раз и навсегда. В процессе работы со схемой,

при какой-либо корректировке в топологии схем, возможно изменение

номеров у некоторых узлов. Особенно важно следить за номерами тех

узлов, в которых производятся измерения или ведется контроль за

функционированием схемы. } ••••

Так как источником сигнала является генератор тока, то логично в

первую очередь приступить к исследованию зависимости коэффициента

передачи по току от частоты Ki (f)=I(R12)/I1. Эта функция комплексная,

поэтому её можно представить в виде модуля | Ki (f) | и фазы (f).

Амплитудно-частотная характеристика представляет собой зависимость

модуля коэффициента передачи от частоты, она изображается в двойном

логарифмическом масштабе.

Модуль функции передачи (на оси Y) удобно представлять в децибелах, частоту (на оси X) указывать в логарифмическом масштабе.




Рис.17 Диалоговое окно при исследованиикоэффициента передачи по току


На рис.17 желтым цветом отмечены особенности установки условий для представления частотных характеристик в двойном логарифмическом масштабе. Примерный вид модуля функции Кi (f) показывает рис.18 .




Рис.18 Примерный вид модуля функции Кi (f)


По рис.18 с помощью линейки определяем коэффициент усиления на

средних частотах и определяем полосу пропускания по уровню -3дБ.

Аналогично можно вычислить, как зависит сопротивление передачи от

частоты R(f)=UВЫХ/I1. В нашем случае это R(f)=U(R12)/I1. В связи с тем,

что исследуемая функция не безразмерная, представлять её в децибелах

нельзя. В диалоговом окне нужно сделать установку новых условий для

наблюдения частотной характеристики, как показано на рис.19



Рис.19 Диалоговое окно при исследовании передаточного сопротивления


По сравнению с рис.17 на рис.19 произошли следующие изменения:

шкалы по X и Y логарифмические обе, в выражении по оси Y отсутствует

символ db. Фазочастотной характеристикой (ФЧХ) в двойном

логарифмическом масштабе не пользуются, поэтому её надо рассматривать

отдельно, установив масштаб по рис.17. Здесь вывод ФЧХ на график

заблокирован удалением номера графика в строке 2.



Рис.20 Примерный вид модуля функции R(f)


Примерный вид функции сопротивления передачи показан на рис.20. Вызвав линейку на экран, вычисляем частоты верхнего fв и нижнего среза fн, при которых по определению коэффициент передачи становится равен 0,7*R0, где R0 – сопротивление передачи на средней частоте. Если fн fнт.з.,

а fв fвт.з.., то спроектированный усилитель будет удовлетворять требованиям технического задания. Здесь индекс т.з. обозначает “из технического задания “.

Если расчет показал, что fн> fнт.з., необходимо увеличить емкости

конденсаторов С2-С6. Если fв < fвт.з - необходимо уменьшить

коэффициент усиления усилителя. Наиболее простой путь- уменьшить

усиление транзистора V4 введением отрицательной обратной связи, т.е.

введением в его эмиттер резистора R'11 по сигналу. Для этого нужно убрать

конденсатор С5. Если при этом коэффициент усиления резко упадет, то

значение сопротивления резистора R'11подобрать так, чтобы режим по

постоянному току не изменился, т.е. R'11+ R''11=R11. Принципиальная схема

каскада V4 примет вид рис. 2,а.

Повторив расчет модуля при различных значенияхR'11, необходимо

добиться выполнения условия fв fвт.з

В заключение определяем величину выходного напряжения в узле14 на

средней частоте Um ВЫХ 0 = Im1*R0 , где R0 - сопротивление передачи R(f) на

средней частоте , Im1 = I1- I ТЕМН =1мкА-0.1 мкА=0.9 мкА.


После этого расчет можно считать законченным.






оставить комментарий
страница1/2
Дата03.10.2011
Размер0,53 Mb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2
плохо
  1
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх