В нашого підсилювача навантаженням є конденсатор, тому щоб зменшити час заднього фронта імпульсу підключимо паралельно резистор, підібравши його опір так щоб забезпечити потрібний коефіцієнт підсилення і зменшити час встановлення імпульсу.

У транзистора 2N4400 , щоб транзистор нормально працював потрібно, щоб струм =70% максимального, тому:

Резистори будемо вибирати із номінального ряду Е96:

Розрахуємо значення ємностей перехідних конденсаторів , величина ємностей конденсаторів розраховується із умови, що при збільшені ємнісного опору на 50% на нижній граничній частоті напруга на виході повинна становити приблизно 90% вхідної. Виходячи з цього значення ємностей конденсаторів розраховуються за формулою:

Після обчислень отримав такі значення R9, R10 і R11:

Розрахунок проміжного каскада

У проміжний каскад ми введемо термостабілізацію по струму і напрузі, використаємо схему із спільним емітером. Схеми каскаду із загальним емітером дуже чутлива до змін температури, оскільки положення точки спокою на прямій навантаження визначається параметрами транзистора, які залежать від температури. До колекторного переходу ; коефіцієнт посилення по струму ; напруга на переході емітер - база.

Зміна вказаних параметрів транзистора в діапазоні температури викликає зсув робочої точки спокою на прямій навантаження, що може привести до лінійних спотворень або навіть відсічення вихідного сигналу підсилювача. Тому при роботі транзисторних підсилювачів в широкому діапазоні температур необхідно прийняти заходи по забезпеченню стабільності точки спокою. Найширше використовується негативний зворотний зв'язок по постійному току або напрузі.

На мал. 5 приведена схема з ОЕ, в якій стабільність робочої точкі забезпечується за допомогою резистора , що створює негативний зворотний зв'язок по струму.

Для виключення зворотного зв'язку по змінному струму резистор  шунтують конденсатором С1. Резистори R5 і R8 забезпечують заданий потенціал на базі транзистора при виборі положення робочої точки спокою. Резистор R6 забезпечує від’ємний зворотній зв'язок по напрузі.

Термостабілізацію ми будемо робити тільки на другому каскаді, тому що на першому коефіцієнт підсилення малий і мало впливає на роботу схеми. На останньому каскаді ми не можемо зробити термостабілізацію, бо зменшиться коефіцієнт підсилення, а зменшення коефіцієнта підсилення на другому каскаді ми компенсуємо на третьому.

Вибір режиму транзистора

По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:

Мал. №5. Схема проміжного каскада, виконана по схемі зі спільним емітером.

Обрахунок термостабілізації:

Виберемо напругу емітера , струм дільника  і напругу живлення  ;

Потім розрахуємо  .

Напруга емітера  вибирається рівною порядку  . Виберемо .

Струм дільника  выбираєтся рівним  ,  де - базовий струм транзистора.

Напруга живлення розраховується по формулі:        

Розрахунок величин резисторів проводиться по наступних формулах:

Резистор R6 виберемо таким самим як і R8=100 Ом, щоб падіння напруги на них було однаковим і не зменшити коефіцієнт підсилення.

Резистори будемо вибирати із номінального ряду Е96:

Розрахуємо значення ємності перехідного конденсатора , величина ємностей конденсаторів розраховується із умови, що при збільшені ємнісного опору на 50% на нижній граничній частоті напруга на виході повинна становити приблизно 90% вхідної. Виходячи з цього значення ємностей конденсаторів розраховуються за формулою:

Розрахунок вхідного каскада

Опір джерела сигналу 0.5 КОм, тому великого підсилення зробити ми не зможемо і термостабілізацію уводити ми не будемо, щоб не зменшити коефіцієнт підсилення. Схему включення ми виберемо із спільним емітером, така схема є підсилювачем потужності і вихідний опір буде меншим за вхідний.

Вибір режиму транзистора

По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:

Мал. №6. Cхема вхідного каскада.

Резистори будемо вибирати із номінального ряду Е96:

Розрахуємо значення ємностей перехідних конденсаторів , величина ємностей конденсаторів розраховується із умови, що при збільшені ємнісного опору на 50% на нижній граничній частоті напруга на виході повинна становити приблизно 90% вхідної. Виходячи з цього, значення ємностей конденсаторів розраховуються за формулою:

В завданні вхідний опір підсилювача повинен бути більше 1кОм:

Моделювання розробленої схеми в САПР Micro-Cap.

Завантаження системи MicroCAP здійснюється стандартними засобами Windows. Для завантаження слід знайти в меню "Пуск" рядок з ім'ям MicroCAP і клацнути по ній мишею. Якщо на робочому столі Windows є ярлик запуску MicroCAP, то для завантаження системи слід двічі клацнути мишею по ярлику в швидкому темпі.

Після завантаження MicroCAP виберемо в меню джерело імпульсної напруги і введемо наступні параметри:

Мал. №7. Моделювання джерела імпульсної напруги

Зібравши схему у MicroCAP, вона буде мати вигляд:

Мал. №8. Електрична принципова схема підсилювача, зібрана в САПР MicroCAP

Дослідимо функціонування схеми за нормальних умов:

Мал. №9. Моделювання схеми підсилювача по перехідним процесам

Порівняємо функціонування схеми із завданням на курсове проектування:

Час встановлення:

В завданні час встановлення повинен бути меншим ніж , отже похибка не велика.

Амплітуда імпульсу напруги на навантаженні:

В завданні

Амплітуда імпульсу напруги на вході підсилювача:

Спад плоскої вершини імпульсу:

В завданні

Викид перехідної характеристики:

, В завданні

Дослідження термостабілізації:

Виміряємо амплітуду при ;

Виміряємо амплітуду при ;

Амплітуда напруги спокою:

тобто схема має цілком прийнятну стабілізацію.

Вибір потужності резисторів і номінального ряду

Після моделювання схеми ми можемо побачити які струми течуть через резистори і визначити їх потужність.

Через R10 і R3 течуть найбільший струм:

Для забезпечення надійності візьмемо для них потужність 0.5 Вт.

На інших резисторах потужність не перевищує 0.25 Вт.

Для зображення електричної принципової схеми використовував ряд номінальних опорів Е96.

Висновок:

В даному курсовому проекті я розробив імпульсний підсилювач з використанням транзисторів 2N4400, який має технічні характеристики:

- коефіцієнт посилення 97 дб;

- опір генератора 0.5 КОм;

- опір навантаження 15 Ом;

- напруга живлення 5 В.

В даній роботі мені потрібно було спроектувати імпульсний підсилювач. Спочатку я спроектував схему підсилювача в САПР Micro-Cap. Після проектування я приступив до розрахунків, а саме, розрахував кінцевий, проміжний і перший каскади. Знайшов номінали резисторів та конденсаторів, а також за заданим мені варіантом вибрав транзистор, що підходить цим параметрам. Для перевірки правильності розрахунку імпульсного підсилювача підставив номінали елементів в складену раніше схему в програмі Micro-Cap і промоделював цю схему. Отримані після моделювання параметри порівняв з початковими даними і дійшов висновку, що вони задовільняють задану мені умову.

Використана література:

1. Варшавер Б.А., Расчет и проектирование импульсных усилителей: Учеб. пособие для вузов – М.: Висш. шк. 1975о. – 288с.

2.Королев В.Г., Электронные устройства автоматики: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Высш. шк. 1991р. – 256с.

3. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989р. – 325с.

Страницы: 1, 2