Проектирование широкополосного усилителя

Аннотация

Целью моей курсовой работе по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» было изучить усилители и научиться проектировать широкополосный усилитель системы обработки сигналов.  С помощью исходных данный я рассчитала структурную схему, каскады предварительного усиления, оконечный, входной. Кроме того, произвела расчет фильтрующей цепи и подстройки усиления.

С целю проверки результатов было проведено моделирование в среде Electronics Workbench 5.12. Принципиальная схема выполнена в КОМПАС-3D V15.

Введение

В большинстве электронных приборов и устройств необходимо обеспечить усиление электрических сигналов ввиду естественных потерь рассеивания энергии. Усиление представляет собой процесс преобразования энергии внешнего источника под воздействием на него управляющего (усиливаемого) сигнала. Для этих целей используются устройства, называемые усилителями. Усилитель предназначен для увеличения мощности, напряжения или тока сигнала, подведённого к его входу. Выходной сигнал должен либо соответствовать входному, либо отличаться от него в определённых заданных пределах.

Широкополосными усилителями называют усилители, полоса пропускания которых близка к предельно возможной, обычно от нуля или не скольких герц до нескольких мегагерц (десятков, сотен мегагерц). Такие усилители применяются для усиления синусоидальных сигналов и для усиления импульсов.

Цель работы: научится проектировать широкополосный усилитель.

Объект исследования: широкополосный усилитель.

В данной курсовой работе рассматриваются условия выбора транзистора, расчет каскадов, подстройки усиления, построение принципиальной схемы и компьютерное моделирование.

1. Расчет структурной схемы усилителя

Выбор схем входного и выходного каскадов

Основной задачей входного каскада является согласование входного сопротивления усилителя с сопротивлением источника сигнала. В зависимости от величины внутреннего сопротивления источника сигнала (в нашем случае =1800 Oм) входной каскад выбирают по схеме с общим эмиттером (ОЭ) при = 3...10 кОм. Оконечный каскад при сопротивлении нагрузки > 300 Ом       [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

(в нашем случае =3 кОм) выбирают по схеме ОЭ.[pic 5]

Коэффициент ослабления сигнала во входной цепи KВЦ (т.е. при передаче его от источника к входу первого каскада усилителя) принимают равным 0,6…0,8.

1.2 Определение количества каскадов предварительного усиления

Чтобы обеспечить амплитуду выходного сигнала, заданную в техническом задании, нужно выбрать многокаскадный усилитель, так как одного усилительного элемента недостаточно. Поэтому определим число каскадов для обеспечения выходного сигнала.

При заданном общем коэффициенте усиления усилителя K определяется усиление KПУ, требуемое от каскадов предварительного усиления:

                                               (1.1)[pic 6]

[pic 7]

Количество КПУ n определяется исходя из того, что КПУ выполняются однотипными с одинаковыми коэффициентами усиления Ki :

                                                                                                   (1.2)[pic 8]

[pic 9]

Количество каскадов округляется до большего целого числа: n=3. Но в данном случае можно уменьшить до 2, для этого необходимо увеличить коэффициент усиления КПУ. Высчитаем более точное значение:

[pic 10]