Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью (стр. 1 из 2)
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Разработать схему двухкаскадного усилителя с непосредственной связью.
Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1.
Таблица 1. Исходные данные
| Наименование схемы | Проводимость транзистора | Диапазон рабочих частот DF | Входное сопротивление усилителя RВХ | Коэффициент усиления KU | Напряжение питания |
| А | n-p-n | 0-10кГц | 10 кОм | 500 | 12 В |
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Выбор схемы электронного устройства в зависимости от заданных параметров
2. Выбор транзистора по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор – эмиттер и максимальному току коллектора
3. Расчет режима работы транзистора по постоянному току и выбор пассивных элементов схемы: резисторов, конденсаторов, индуктивностей
4. Расчет схемы по переменному току, состоящий из определения коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления каскада
5. Расчет номинальных значений пассивных и частотозадающих элементов схемы
6. Замена расчетных значений пассивных элементов значениями из ряда Е24
7. Проверочный расчет режима работы электронной схемы
8. Моделирование работы схемы в среде MicroCap 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Целью данного курсового проекта является изучение методики постановки задачи при проектировании электрических принципиальных схем на полупроводниковых приборах, составления технического задания на проектируемое устройство, получение навыков поэтапного комплексного схемотехнического проектирования электрических узлов, приобретение опыта использования современных информационных технологий и систем имитационного моделирования.
В данном курсовом проекте разрабатывается схема двухкаскадного усилителя с непосредственной связью.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Выбор схемы электронного устройства в зависимости от заданных параметров
Рис. 1. Схема двухкаскадного усилителя с непосредственной связью.
Выбор схемы электронного устройства осуществляется в соответствии с полученным заданием и характеристиками устройства.
Так как требуется обеспечить высокий коэффициент усиления и нет необходимости в очень высоком значении входного сопротивления, то выберем схему ОЭ-ОЭ.
Согласно варианта задания выбрана схема двухкаскадного усилителя с непосредственной связью по схеме ОЭ-ОЭ (Рис. 1.)
2. Выбор транзистора второго каскада по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор – эмиттер и максимальному току коллектора
Основным критерием выбора типа транзистора для усилительного каскада служит допустимое напряжение между коллектором и эмиттером UКЭ, которое определяется из условия
(1)Максимальный ток коллектора транзистора должен превышать рабочий ток каскада
(2)Граничная частота транзистора должна превышать максимальную частоту рабочего диапазона DF
(3)По полученным результатам выбираем транзистор КТ312В (ВF240 ). Для выбранного биполярного транзистора выписываем справочные данные и заносим их в таблицу 2.
Таблица 2.
| Наименование | Обозначение | Значение | |
| Минимальное | Максимальное | ||
| Максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В | UКЭmax | 20 | |
| Максимальный ток коллектора, мА | IКmax | 100 | |
| Минимальный ток коллектора, мА | IКmin | ||
| Коэффициент передачи по току | h21Э | 50 | 280 |
| Граничная частота, МГц | fa | 120 | |
| Коэффициент шума, дБ | КШ | 40 | |
| Обратный ток коллектора, мкА | IКБО | 10 | |
| Емкость коллекторного перехода,пФ | СК | 5 | |
| Максимальная рассеиваемая мощность коллектора, мВт | Рmax | 225 | |
| Диапазон рабочей температуры, ОС | Т | -40 | +85 |
3. Расчет режима работы транзистора второго каскада по постоянному току и выбор пассивных элементов схемы: резисторов, конденсаторов, индуктивностей
Расчет начнем с выбора тока покоя биполярного транзистора IK0. Так как каскад работает в режиме А, то ток коллектора выбирается из соотношения:
(4)Для предложенной схемы усилителя RH не задано, поэтому ток коллектора выбираем равным 45 мА.
На рисунке 2 приведено семейство выходных характеристик транзистора.
Определим положение рабочей точки на выходной характеристике выбранного транзистора, учитывая, что он работает в режиме А.
Рис. 2. Семейство выходных характеристик транзистора КТ312В
(5)Так как транзистор работает в режиме А, то UКО = ЕП / 2= 12 / 2 = 6 В.
Примем UКО = 6 В.
Ток покоя базы транзистора определяется из соотношения:
(6)По двум точкам (IКО, UКО) = (0,045 А, 6 В) и (0, ЕП) = (0, 12 В) на семействе выходных характеристик строим нагрузочную прямую.
Рабочую точку выбираем при токе коллектора 22,5 мА, напряжении коллектор – эмиттер 9 В.
Делитель напряжения на резисторах RК1RVT1RЭ1 должен обеспечивать расчетное значение тока базы. Для этого должно выполняться условие
(7)тогда номинальные значения RK1 и RVT1RЭ1 можно определить из условия
, 
(8)где UБ выбирается из условия UБ = UБЭ + UЭ – для маломощных кремниевых транзисторов UБЭ = 0,5…0,8 В.
Для усилительного каскада UЭ обычно выбирают в пределах (0,1…0,3)ЕП.
(9) 
(10) 
(11) 
(12)Примем RK1 равным 2861 Ом. Тогда UБ = 1,7 В.
Ток, проходящий через резистор RЭ2, определяется суммой коллекторного и базового токов
(13)тогда номинальное значение RЭ2 можно определить по формуле
, (14) 
Общее сопротивление каскада, по которому протекает коллекторный ток, равно
, отсюда 
(15)Расчет второго каскада по переменному току, состоящий из определения коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления каскада.
коэффициент усиления по напряжению
(16)входное и выходное сопротивления
(17) 
(18)Выбор транзистора первого каскада по граничной частоте, максимальному напряжению коллектор – эмиттер и максимальному току коллектора.
Основным критерием выбора типа транзистора для усилительного каскада служит допустимое напряжение между коллектором и эмиттером UКЭ, которое определяется из условия
(19)Максимальный ток коллектора транзистора должен превышать рабочий ток каскада
(20)Граничная частота транзистора должна превышать максимальную частоту рабочего диапазона DF
(21)По полученным результатам выбираем транзистор КТ301Д (2N842). Для выбранного биполярного транзистора выписываем справочные данные и заносим их в таблицу 2.
Таблица 2.
| Наименование | Обозначение | Значение | |
| Минимальное | Максимальное | ||
| Максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В | UКЭmax | 30 | |
| Максимальный ток коллектора, мА | IКmax | 10 | |
| Минимальный ток коллектора, мА | IКmin | ||
| Коэффициент передачи по току | h21Э | 20 | 60 |
| Граничная частота, МГц | fa | 30 | |
| Коэффициент шума, дБ | КШ | 40 | |
| Обратный ток коллектора, мкА | IКБО | 10 | |
| Емкость коллекторного перехода,пФ | СК | 10 | |
| Максимальная рассеиваемая мощность коллектора, мВт | Рmax | 150 | |
| Диапазон рабочей температуры, ОС | Т | -40 | +85 |
