Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Институт автоматики и вычислительной техники
Кафедра электрофизика информационных систем
ДВУХКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ТРАНЗИСТОРАХ
курсовой проект по курсу "Электроника"
Москва |
2016 |
НИУ «МЭИ» |
2
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по курсу "Электроника" для студентов АВТИ
ДВУХКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ТРАНЗИСТОРАХ
Спроектировать усилитель с заданной структурой, рассчитать элементы схемы и его основные параметры. Смоделировать усилитель и определить его рабочие характеристики и параметры.
1.Усилитель выполнить по заданной структуре (см. таблицу вариантов);
2.Типы транзисторов определены в задании (см. таблицу вариантов);
3. Коэффициент усиления напряжения Ku = Uвых при заданном
Uвх
сопротивлении нагрузки не задаётся, но должен быть максимально возможным;
4.Нижняя граница полосы пропускания fн должна быть не хуже заданной;
5.Температурный диапазон для всех вариантов: -40°С ... +60°С.
Содержание работы
1.По справочным данным выписать основные параметры используемых транзисторов.
2.Разработать на основе программы схемотехнического моделирования Design Lab 8.0 (OrCad 9.1 или любой другой) схемы для «снятия» вольтамперных характеристик транзисторов, включенных в усилитель.
3.Для биполярного транзистора снять входные и выходные характеристики для схемы включения ОЭ. По характеристикам в рабочей точке (на этом этапе Uкэ = 5 В, Iк =5 мА. Далее рабочая точка может измениться) определить: коэффициент усиления h21э , входное сопротивление h11э и выходную проводимость h22э .
4.Для полевого транзистора снять стоко-затворную и выходные характеристики для схемы включения ОИ. По характеристикам определить: Пороговое напряжение U0 , малосигнальную крутизну
S и выходное сопротивление Rвых . (Рабочая точка зависит от структуры усилителя и определяется самостоятельно).
3
5.Сравнить справочные данные транзисторов и «экспериментально» снятые.
6.Ввести в структурную схему усилителя дополнительные элементы (резисторы и конденсаторы), обеспечивающие работоспособность усилителя (схему согласовать с преподавателем).
7.Задав режим работы транзисторов и используя их характеристики, рассчитать сопротивления резисторов.
Примечание. Сопротивления резисторов выбрать из номинальных рядов.
8.Для выбранных сопротивлений резисторов схемы аналитически рассчитать рабочий режим усилителя и проверить, совпадает ли он с выбранным в п. 7. С этой целью нарисовать расчетную схему усилителя для постоянного тока, составить и решить систему уравнений (для решения можно использовать любые математические программы, например, MathCAD).
9.Для выбранных сопротивлений резисторов схемы определить рабочий режим с помощью программы схемотехнического моделирования. Сравнить результаты с п. 7 и 8.
10.В рабочей точке по вольтамперным характеристикам транзисторов определить их малосигнальные параметры (рабочая точка по сравнению с п. 3 и 4 скорее всего изменится).
11.Рассчитать основные параметры усилителя (коэффициент усиления напряжения, входное и выходное сопротивление). С этой целью нарисовать схему усилителя для переменного тока, составить и решить систему уравнений (для решения можно использовать любые математические программы, например, MathCAD).
12.По заданной нижней границе полосы пропускания рассчитать емкости конденсаторов.
Примечание. Емкость конденсатора выбрать из номинального ряда.
13. Проверить с помощью программы схемотехнического моделирования Design Lab 8.0 результаты расчета и работоспособность схемы. С ее помощью рассчитать:
−амплитудно-частотную характеристику и с ее помощью определить полосу пропускания,
−входное сопротивление усилителя,
−выходное сопротивление усилителя.
4
Результаты сравнить с п. 11, сделав соответствующие сравнительные таблицы.
14. Оформить работу с учётом требований к оформлению.
Требования к оформлению работы
Результаты курсовой работы должны быть представлены в виде пояснительной записки и графической части, куда должны входить следующие разделы:
1.Содержание с указанием страниц разделов отчета.
2.Задание на проектирование и исходные данные.
3.Принципиальная схема усилительного каскада, выполненная по всем правилам ЕСКД;
4.Обоснование и расчет элементов усилительного каскада с необходимыми пояснениями и графиками;
5.При расчетах сначала выводится общая формула (либо дается
ссылка на источник), затем подставляются |
числовые значения |
известных величин, приводятся результаты |
промежуточных |
вычислений и конечный результат, |
в промежуточных |
вычислениях размерности величин не указываются, а в конечном результате приведение размерности обязательно.
6.Вольтамперные характеристики транзистора со всеми графическими построениями;
7.Справочные данные на выбранный транзистор;
8.Перечень элементов (спецификация);
9.Результаты моделирования на ЭВМ (схемы моделирования, полученные характеристики), а также сравнительный анализ
моделирования с заданием и расчетом. 10.Список использованной литературы.
5
Структура схемы усилительного каскада
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
6
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |