Усилитель с обратной связью

Дисциплина: Электротехника и электроника

Курсовая работа на тему:

Усилитель с обратной связью

Содержание

Задание

Введение

Основная часть

1. Расчет усилителя

1.1 Нахождение параметров нагрузки и расчет количества каскадов

1.2 Статический режим работы выходного каскада

1.2.1 Выбор рабочей точки транзистора

1.2.2 Выбор сопротивлений Rк2, Rэ2, R3, R4 выходного каскада

1.3 Расчет значения коэффициента усиления выходного каскада

1.4 Переход от выходного каскада к входному

1.5 Статический режим работы входного каскада

1.5.1 Выбор рабочей точки транзистора

1.5.2 Выбор сопротивлений Rк1, Rэ1, R1, R2 входного каскада

1.6 Расчет значения коэффициента усиления входного каскада

1.7 Расчет емкостных элементов усилительных каскадов

1.8 Расчет значения реально достигнутого в схеме коэффициента усиления

1.9 Расчет элементов цепи ООС

1.10 Построение характеристики Мос(ω)

2. Моделирование усилителя на ЭВМ

Перечень элементов

Заключение

Библиографический список

Задание

Введение

Цели курсовой работы.

Целями курсовой работы являются:

1.  Изучение методов проектирования и разработка электронных устройств в соответствии с данными технического задания;

2.  Расчет статических и динамических параметров электронных устройств;

3.  Практическое применение ЭВМ для схемотехнического проектирования электронных устройств.

Тематика курсовых работ.

В качестве объектов проектирования студентам предлагаются различные структуры многокаскадных усилительных устройств переменного тока с обратными связями.

Усилителем называется электронное устройство, предназначенное для усиления сигнала по мощности.

В общем случае усилитель может содержать несколько каскадов, соединенных между собой последовательно через цепи связи.

Основными параметрами и характеристиками усилителя являются:

·  Коэффициент усиления:

а) Коэффициент усиления по напряжению;

Ku=Uвых(p)/Uвх(p)

P=σ+jω – оператор Лапласа

б) Коэффициент усиления по току;

Ki=Iвых(p)/Iвх(p)

Ki(p)=Iвых(p)/Iвх(p)

Ki(jω)=Iвых(jω)/Iвх(jω)

в) Коэффициент усиления по мощности;

Kp=Pвых/Pвх

·  Входное и выходное сопротивление усилителя;

·  Частотные характеристики усилителей:

а) АЧХ – зависимость модуля коэффициента усиления от частоты усиливаемого сигнала;

б) ФЧХ – зависимость фазы комплексного коэффициента передачи от частоты или зависимость разности фаз выходного и входного сигнала от частоты;

·  Нелинейные искажения;

Нелинейные искажения – отклонение формы выходного сигнала от формы входного сигнала. Нелинейное искажение приводит к тому, что в выходном сигнале появляется дополнительная составляющая с частотой не равной основному частотному сигналу.

·  Динамический диапазон сигнала;

·  Искажение импульсных сигналов;

Основная часть

1. Расчет усилителя

1.1 Нахождение параметров нагрузки и расчет количества каскадов

Расчет количества каскадов усилителя начнем с нахождения параметров нагрузки: Pн, Iн, Uн, Rн. Как видно из задания, необходимо по значениям тока и мощности найти напряжение и сопротивление на нагрузке:

Uн = Pн/Iн = 0,019/0,01=1,9 B

Rн = Uн/Iн = 1,9/0,01 = 190 Ом

Найдем амплитуды напряжения и тока:

Uнм = (2) ^1/2* Uн = (2)^1/2* 1,9 В=2,69 В

Iнм = (2) ^1/2* Iн = (2)^1/2* 10 мА = 14,14 мА

Теперь можно определить значение коэффициента усиления замкнутого усилителя Кос:

Кос = Uнм / Uвхм

В нашем случае:

Кос = 2,69B/0,15B = 17,9

Усилителю с отрицательной обратной связью соответствует коэффициент передачи усилителя

 

Определим число каскадов усилителя. Для этого воспользуемся таблицей, где Mос() - коэффициент частоты каскадов:

Пусть число каскадов n = 1, тогда

из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kβ.

 

тогда 2,14 = (1- Kβ)² получим корни Kβ = 1±1,46, выбираем отрицательный корень Kβ= - 0,46, и подставляем в уравнение K=K_oc(1- Kβ)=17,9*(1+0,46)=26,2. Т. к. K>10, необходимо увеличить число каскадов.

Пусть n = 2:

Решая данное уравнение относительно Kβ и выбирая отрицательное решение, получаем Kβ=-0,5. Тогда K=K_oc(1- Kβ)=17,9*(1+0,5)=8,95. Так как K<100, то достаточно двух каскадов. Таким образом, для проектирования каскадного усилителя будем использовать два n-p-n транзистора:

Рис.1 Каскадный усилитель

1.2 Статический режим работы выходного каскада

1.2.1 Выбор рабочей точки транзистора

Рабочая схема каскада имеет вид:

Определим параметры рабочей точки транзистора. Выбор рабочей точки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводится к выбору тока коллектора Iк_А и напряжения Uкэ_A в схеме, в первоначальном предположении Rэ= 0.

Должны выполняться следующие соотношения:

1.  |Uкэ_А| ³ Uн_m+ |Uкэ_min|, гдеUкэ_min - напряжение на коллекторе соответствующее началу квазигоризонтального участка выходных ВАХ;

1. |Uкэ_min| = 1В; Uкэ_А = 2,9 В

2.  Iк_А³Iн_m/K_з, где K_З = 0,7-0,95.