Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И ФИЗИКИ

К афедра РП и РПУ

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу:

«Схемотехника аналоговых электронных устройств»

на тему:

“Расчет и проектирование импульсного усилителя”

Вариант №28

Студент гр. РТВ 14-92 Преподаватель

Шатров М.С. Дуркин В.В.

Дата выполнения: Дата защиты:

24.11.11.

Новосибирск – 2011

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.

Области использования импульсных усилителей весьма многочисленны. Особенно широко импульсные усилители применяются в радиотехнических устройствах, в системах автоматики и вычислительной техники, в приборах экспериментальной физики и в измерительных приборах.

Проектирование многокаскадного усилителя характеризуется в первую очередью тем, что решение не является однозначным. В связи с этим возникает задача выбора оптимального варианта. При проектировании всегда возникает вопрос между качеством и ценой. Нам необходимо достичь оптимального варианта.

Общей задачей проектирования является отыскание наиболее экономичного решения. Сложность проектирования как раз и заключается в том, чтобы найти это относительно простое решение.

При проектировании усилителя задачу следует рассматривать как частную, подчинив ее общей задаче – выполнению технических требований к усилителю в целом. Поэтому рационально, исходя из общих технических требований, формулировать частные технические требования к отдельным каскадам усилителя или к усилительным секциям и вести их расчет на основании этих частных условий, которые должны находиться в определенной связи друг с другом.

2. З адание на проектирование.

Рассчитать и спроектировать импульсный усилитель, отвечающий основным требованиям, представленным в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики разрабатываемого усилителя.

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Амплитудаимпульса напряжения на нагрузке	U2m, [В]	30
Амплитуда импульса напряжения на входе усилителя	U1m, [мВ]	10
Длительность импульса	tu, [мкс]	2
Время установления	tу, [мкс]	≤0,08
Частота повторения импульсов	F, [кГц]	4
Спад плоской вершиныимпульса	,[%]	≤2
Температура окружающей среды:	tс. max, [ ] tс. min, [ ]	+45 -10
Выброс переходной характеристики	,[%]	≤3
Входное сопротивление усилителя	Rвх, [кОм]	≥55
Тип нагрузки – активная	RН, [Ом]	100

1. Исходя из технических характеристик разрабатываемого усилителя, выбрать транзистор в выходной каскад по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току коллектора.

2. Выбрать режим работы транзистора выходного каскада по постоянному току и рассчитать элементы, обеспечивающие стабилизацию этого режима.

3. Рассчитать выходной каскад по постоянному и переменному току.

4. Определить низкочастотные (g₁₁, g₁₂, g₂₁, g₂₂) и высокочастотные (r_Б, С_К, τ) параметры транзистора выходного каскада в средней точке, соответствующей половине импульса коллекторного тока.

5. Рассчитать коэффициент усиления и время установления выходного каскада.

6. Окончательно рассчитать выходной каскад по переменному току с учетом введенных цепей обратной связи и коррекции.

7. Определить входное сопротивление и входную емкость выходного каскада, т.е. определить параметры нагрузки, на которую будет работать предвыходной каскад.

8. Выбрать транзистор для каскадов предварительного усиления по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор-эмиттер и максимальному току коллектора.

9. Выбрать режим работы транзисторов в каскадах предварительного усиления.

10. О пределить высокочастотные и низкочастотные параметры транзисторов предвыходных каскадов в рабочей точке.

11. Определить количество каскадов предварительного усиления.

12. Полностью рассчитать каскады предварительного усилению по постоянному и переменному току, аналогично расчету выходного каскада.

13. Выбор схемы входного каскада в зависимости от требуемого входного сопротивления усилителя.

14. Выбор режима работы транзистора в входном каскаде.

15. Рассчитать элементы стабилизации, время установления, входное сопротивление и входную емкость входного каскада.

16. Рассчитать вспомогательные цепи: фильтры питания, разделительные и блокировочные конденсаторы.

17. Определить суммарные параметры усилителя и сравнить их с техническим заданием.

18. Рассчитать мощности, рассеиваемые на резисторах, напряжения, действующие на конденсаторы, и токи, протекающие через катушки индуктивности. Выбрать типы этих элементов.