Моделювання відеопідсилювача

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра РТ і Т

Група РТ – 12

Курсовий проект

з предмету “ Пристрої підсилення сигналів ”

Варіант 21

Виконав: Ліпатов І.І.

Перевірив: Бенедицький В.Б.

Житомир

2010

Зміст

1.                 Технічне завдання

2.                 Введення

3.                 Визначення числа каскадів

4.                 Вибір транзисторів по частоті, струму і напрузі

5.                 Розрахунок вихідного каскада

6.                 Розрахунок проміжного каскада

7.                 Розрахунок вхідного каскада

8.                 Моделювання розробленої схеми в Micro-Cap

10. Вибір потужності резисторів і номінального ряду

11. Специфікація

12. Висновок

13. Список використаної літератури

14. Схема електрична принципова

Технічне завдання.

1.                 Спроектувати і розрахувати електричну принципову схему відеопідсилювача з подальшим моделюванням розробленої схеми в САПР Micro-Cap.

2.                 Реалізацію всього підсилювача виконати на сучасних біполярних і польових транзисторах.

Таблиця 1.

Um2, В – амплітуда імпульсу напруги на навантаженні;

Um1, мВ – амплітуда імпульсу напруги на виході підсилювача;

tи, мкс – тривалість імпульсу;

F, кГц – частота повторення імпульсів;

tу, мкс – час встановлення;

А,% - спад плоскої вершини імпульсу;

S,% - викид перехідної характеристики;

tmin, °С – мінімальна температура навколишнього середовища;

tmax, °С – максимальна температура навколишнього середовища;

Rвх, кОм – вхідний опір підсилювача;

Rс, кОм – вихідний опір джерела сигналу;

Пвх,+/– - полярність імпульсу вхідного сигналу;

Пвих,+/– - полярність імпульсу вихідного сигнал.

Імпульсні підсилювачі знайшли широке застосування. Особливо широко вони застосовуються в радіотехнічних пристрої, в системах автоматики, в приладах експериментальної фізики, у вимірювальних приладах.

Проектування УУ - багатофакторний процес, багато в чому залежний від інтуїції, знань і досвіду розробника.

Ця обставина викликає певні труднощі в початкуючих розробників, до яких, власне, і відносяться студенти. Ці труднощі посилюються ще і тим, що учбова література по курсовому проектуванню УУ в значній мірі застаріла, містить багато спірних моментів і взаємовиключних виводів.

Залежно від завдань на імпульсні підсилювачі накладаються різні вимоги, яким вони повинні відповідати. Тому підсилювачі можуть розрізнятися між собою як по елементній базі, особливостям схеми, так і по конструкції. Проте існує загальна методика, якої слід дотримуватися при проектуванні підсилювачів.

Завданням представленого проекту є відшукання найбільш простого і надійного рішення.

Для імпульсного підсилювача застосовують спеціальні транзистори, що мають високу граничну частоту. Такі транзистори називаються високочастотними.

Сигнал, проходячи через підсилювач, зазнає спотворення, унаслідок чого форма сигналу на виході підсилювача відрізняється від форми сигналу на його вході. Спотворення, що вносяться підсилювачем, зручно оцінювати по зміні форми прямокутного імпульсу, поданого на вхід підсилювача. мал. 1а, показаний імпульс прямокутної форми, прикладений до входу підсилювача, а на мал. 1б - спотворений імпульс, яким він представляється після проходження через підсилювач на його вихідних затисках (у загальному випадку до завдання курсової).

Визначення числа каскадів.

Розрахуємо необхідну смугу пропускання підсилювача для формування даного імпульсу.

Мал. №1.Смуга пропускання підсилювача

З урахуванням коефіцієнта передачі вхідному ланцюгу коефіцієнт посилення визначиться як:

 де

- е.д.с. джерела сигналу;

 - внутрішній опір джерела сигналу;

 - вхідний опір підсилювача.

Орієнтовно число каскадів можна визначити вважаючи, що всі каскади з однаковим

 - число каскадів.

Ще один параметр по якому ми вибираємо кількість каскадів, це полярність вхідного і вихідного сигналу. В нашому завданні полярності різні, якщо схеми включення будуть із спільним емітером, то їх кількість повинна бути не парною. Отже будемо використовувати три каскади.

Вибір транзисторів по частоті, струму і напрузі

Вибір типу біполярного транзистора для вихідного каскаду і каскадів попередньою підсилення здійснюється по трьом основним параметрам -граничной частоті (), максимально допустимому струму колектора (Ік)

і максимально допустимій напрузі коллектор-ємітер ().

1) Для граничної частоти транзистора повинна виконуватися умова:

В нашому завданні , наш підсилювач складається із трьох каскадів, отже  на кожному каскаді повинно дорівнювати

2) Для максимально допустимого струму колектора транзистора повинна виконуватися умова:

=1.2 – коефіцієнт запаса;

- амплітуда струму на навантаженні;

3) Для максимально допустимої напруги колектор-емітер транзистора повинна виконуватися умова:

=1.2 – коефіцієнт запаса;

 - амплітуда напруги на навантаженні;

Цим вимогам повністю відповідає транзистор 2N4400. Параметри транзистора приведені в таблиці.

Розрахунок вихідного каскада

Вихідний каскад виберемо із спільним емітером, тому що в цього каскада найбільший коефіцієнт підсилення. Кінцевий каскад буде без термостабілізації, тому що це знизить коефіцієнт підсилення, а нам це не бажано.

Реалізацію кінцевого каскада виконав по загальній схемі каскада підсилювача разом з конденсатором, який для нашого підсилювача є навантаженням, і резистором, який підключимо паралельно навантаженню, щоб зменшити час заднього фронта імпульсу, і підберемо опір цього резистора так, щоб забезпечити потрібний коефіцієнт підсилення і зменшити час встановлення імпульсу.

Вибір необхідного значення напруги джерела живлення Еж .

Напруга на навантаженні із завдання повинна бути 1В. Отже враховуючи падіння напруги на навантаженні і падіння напруги на колектор-емітер, напругу живлення ми виберемо із рекомендованого ряду:

=(5;6;6.3;9;10;12;12.6;15;20;24;27;30;36)

Найоптимальнішим варіантом для нас є значення

Вибір режиму транзистора

Наш підсилювач буде підсилювати сигнал однієї полярності тому виведемо його робочу точку в клас В, в цього класу КПД приблизно дорівнює 75%.

Коефіцієнт підсилення всього підсилювача дорівнює 135. На першому каскаді великого підсилення ми не отримаємо, бо там великий вхідний опір, на другому каскаді ми введемо термостабілізацію, яка зменшить коефіцієнт підсилення, а на третьому можна зробити максимальне підсилення. Тому коефіцієнти підсилення ми розподілимо наступним чином: вхідний каскад , проміжний каскад , вихідний каскад

Мал. №2. Схема вихідного каскада.

Мал. №3. Вихідні характеристики транзистора.

Мал. №4. Вхідні характеристики транзистора.

По вхідним и вихідним характеристикам транзистора визначаємо:

Страницы: 1, 2