Цели проектирования
Цели проектирования:
В ходе выполнения курсовой работы предполагается овладеть навыками схемотехнического проектирования импульсных и широкополосных усилителей на этапах, предшествующих проведению расчётов схемы на ЭВМ, изучить критерии выбора режимов работы усилительного прибора и других элементов схемы.
2. Синтез структурной схемы и определение типов проводимости транзисторов
ОК-ОБ-ОК – три усилительных каскада, первый с общим коллектором, второй с общей базой, третий с общим коллектором. В состав усилителя входит схемная конфигурация ОК-ОБ, поэтому структурная схема усилителя будет выглядеть следующим образом:
Рис. 1 – Структурная схема усилителя
По условию задания на выходе усилителя полярность сигнала положительная. Так как каскады типа ОК и ОБ являются не инвертирующими, то на входе, как и при прохождении всего каскада будет положительная полярность.
Выберем для всех каскадов n-p-n проводимость.
Включение транзистора по схеме ОК обеспечивает не такое большое усиление по мощности, как по ОЭ. Однако эффект Миллера проявляется в меньшей степени, соответственно меньше ограничение области рабочей точки.
2. Определение конфигурации схемы на постоянном токе
Наносим графическое изображение транзисторов между двумя горизонтальными линиями, где верхняя линия – шина положительного питания, а нижняя – шина отрицательного питания. Ориентация транзисторов должна соответствовать типу их проводимости (стрелки на эмиттерных выводах транзисторов направлены сверху вниз: от «+» к «-»).
Рис. 2 – Принципиальная схема усилителя
На рис. 2 изображена схема питания каскадов усилительного тракта, имеющего структуру ОК–ОБ–ОК и предназначенного для формирования положительных по выходу импульсных сигналов. В каскаде усиления на эмиттерно-связанной паре транзисторов особое внимание должно быть обращено на обеспечение симметрии схемы на постоянном токе, которая может быть достигнута строгим выравниванием потенциалов (разность <70мВ) в точках подключения базовых выводов транзисторов VT1 и VT2.
3. Расчет элементов схемы на постоянном токе
Выбираем для первого и второго каскада токи коллектора 2мА. В третьем каскаде для достижения большего усиления увеличим значения коллекторного и эмиттерного тока до 3 мА.
Iк01=2 мА Iк02=2 мА Iк03=3 мА
Амплитуда импульса на выходе тракта Um = +3 В, E+ = +5 В, E– = −3 В.
Эммитерно-связанная пара, а значит R1=R5, R2=R6.
Пусть напряжение на R3: UR3= 3 В. Тогда UR2=UR6= 0.7+UR3= 3.7 В и 5+3-UR2= UR1=UR5= 4.3 В.
R3=
=
=750
Ом.
R1=
R5= UR5/I
R5=
=
8,6 кОм.
Ближайшее
значение по ГОСТ - 8,2 кОм.
R2=
UR2/
I
R2=
=
7,4 кОм. Ближайшее значение по ГОСТ -7,5
кОм.
R4<
=
=
Ом. Ближайшее значение по ГОСТ - 1,6 кОм.
UR7=
+UR3
=
1,5+3-0,7 =3.8 В
R7=
UR7/I
R7=
=
1,27 кОм. Ближайшее значение по ГОСТ - 1,3
кОм.
Рис. 3 – Принципиальная схема усилителя с номиналами резисторов и значениями напряжений на них
4. Анализ воздействия дестабилизирующих факторов
Найдем предельное отклонение температуры транзистора Δt от номинального ее значения tном = 20 ºC:
Дано:
=
70
,
=
10
,
tном
= 20 ºC,
,
Δtº+ = tºmax - tºном = 70 - 20 = 50 ºC,
Δtº- = |tºmin| + tºном= |-10| + 20 = 30 ºC.
Выбираем большее по модулю отклонение, в данном случае Δt = 50 ºC.
Отклонение Δt температуры от ее номинального значения приводят к следующим изменениям характеристик транзисторов:
,
где Uбэt – напряжение база-эмиттер при рабочей температуре.
В наиболее неблагоприятном случае отклонения параметров от номинальных значений за счет температурных изменений и технологического разброса имеют одинаковую направленность. В этом случае
ΔUбэ = ΔUбэt + ΔUбэT = 0,105 + 0,05 = 0,155 В;
Δβ =Δβt + ΔβT = 25 + 50 = 75
где ΔUбэT, ΔβT – отклонения параметров Uбэ и β вследствие технологического разброса.
Вычислим малосигнальные параметры транзисторов каждого каскада:
Примем
