Курсовая работа (т): Схема группового усилителя

9. Выбор операционного усилителя и расчет принципиальной схемы

Для выбора операционного усилителя необходимо определить:

Величину Э.Д.C. эквивалентного источника сигнала группового усилителя

,

где  - уровень передачи по мощности группового усилителя; - волновое сопротивление кабеля СП;

 - необходимое рабочее усиление.

.

Номинальное напряжение сигнала на входе усилителя:

,

где коэффициент трансформации  и К.П.Д.  входного трансформатора рекомендуется выбрать:

, .

Примем , , тогда:

Необходимую глубину общей ООС группового усилителя

,

,

, .

Здесь ; ,  - заданные затухания нелинейности по второй и третьей гармоникам; , - найдены при расчете ВКУ.  выбирается большим из двух найденных значений и используется в дальнейших расчетах.

,

,

, .

Выбираем .

Необходимый коэффициент усиления ОУ, с учетом запаса на введение общей ООС в групповом усилителе:

.

10. Выбор операционного усилителя

Выбранный ОУ должен обеспечить достаточное по величине и равномерное по спектру (до ) усиление, максимальную устойчивость и надежность работы.

Выбор ОУ производится из таблицы, приведенной в приложении 1 [1] в следующей последовательности:

выбираем ОУ с внутренней частотой коррекции (ВН) с  и .

Наиболее важный параметр - типовой коэффициент усилителя на низких частотах, для любых из выбранных ОУ должен быть Sмин ≥ 80 дБ.

Выберем усилитель К140УД23, параметры которого приведены в приложении 2.

Расчет усилителя для отобранных ОУ при введенной ООС и любым типом коррекции, выполняется аналитически:

где Vспад - скорость спада АЧХ ОУ, берется из таблицы [1].

Для отобранного ОУ выполняются условия:

 и

. Выбор режима работы ОУ

ОУ используется более эффективно, если источник питания имеет среднюю точку, относительно которой напряжение должно иметь . Для развязки по цепям питания обычно включается RC - фильтры или стабилитроны. Напряжение питания ОУ можно принять равным:

,

а среднее значение потребляемого тока

Здесь  и  - максимальные и средние значения тока базы транзистора выходного каскада в выбранном режиме (Uк0 и iк0).

12. Расчет элементов принципиальной схемы группового усилителя

Вычислим элементы принципиальной схемы группового усилителя (рис.1).

. Расчет сопротивления шунта Rш.

Величина сопротивления Rш находится из условия согласования входного сопротивления трансформатора  с волновым сопротивлением линии связи :

.

Выберем из ряда Е24 стандартное значение  тип МЛТ-0,125.

. Цепи питания ОУ.

Для развязки по цепям питания в схеме группового усилителя предусмотрены RC:

,

где  - потребляемый ток ОУ (типовое значение) (Приложение 2). Выбираем значение сопротивления согласно ГОСТа (ряд Е24): .

Мощность, выделяемая на резисторе:

.

Выбираем тип резистора: МЛТ-0,01.

,

Выбираем конденсатор с оксидным диэлектриком типа К50-16, с номинальным напряжением  из ряда Е6 - .

Разделительная емкость на входе ВКУ и предложении Rвых.ОУ ≈ 0, равна:

,

где  - коэффициент частотных искажений на низких частотах, и

.

 - нижняя граничная частота усиливаемого сигнала.

.

Выбираем конденсатор К53-14А  с номинальным напряжением .

Емкость в цепи эмиттера при  равна:

Выбираем конденсатор К53-14А  с номинальным напряжением .

Значения элементов, которые были вычислены в ходе выполнения курсового проекта занесём в перечень элементов (приложение 3).

Заключение

При выполнении курсового проекта по предмету «Основы схемотехники» была рассмотрены схема группового усилителя, выполненного по двухкаскадной схеме: каскад предварительного усиления на ОУ, а выходной на биполярном транзисторе. Была рассчитана электрическая принципиальная схема усилителя с заданными параметрами: выбраны типы активных элементов (ОУ и БТ), определены их режимы работы, вычислены номиналы и типы пассивных элементов, которые представлены в перечне (приложение 3).

Литература

1.       Задание на курсовую работу и методические указания по её выполнению по дисциплине «Основы схемотехники» для студентов заочного факультета. В. А. Матвеев., Новосибирск 2005.

2.      Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. К. М. Брежнева, Е. И. Гантман, Т. И. Давыдова и др. Пот ред. Б. Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981. - 656с., ил.

.        Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. В. Л. Аронов, А. В. Баюков, А. А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н. Н. Горюнова. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с., ил.

Приложение 1

Транзистор КТ3102Б

Кремниевые планарные n-p-n-транзисторы предназначены для усиления электрических колебаний.

Электрические параметры

Обратный ток коллектора  при , ..……0,003…0,05 мкА

 …………. 5 мкА

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

при ,  …………………………………………200…500

Модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте

при , ,  …………………………………….1,5

Ёмкость коллекторного перехода  при ,  ……6 пФ

Максимально допустимые параметры

Постоянный ток коллектора …………………………………100 мА

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер …………………50 В

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора  ………… 250 мВт

Общее тепловое сопротивление:

Переход-окружающая среда ………………………………0,4ºС/мВт

Температура перехода  ………………………………………125ºС

Приложение 2

Операционный усилитель К140УД23

К140УД23 - операционный усилитель с хорошо согласованной парой полевых транзисторов на входе, большой частотой единичного усиления, внутренней частотной коррекцией и высокой скоростью нарастания выходного напряжения. Может использоваться для построения широкополосных устройств.

ОСОБЕННОСТИ

Входной каскад на полевых транзисторах

Широкий диапазон напряжений питания

Напряжение смещения……………………10 мВ

Малые входные токи ………..……………0,2 нА

Высокая скорость нарастания……………30 В/мкс

Частота единичного усиления , .

Усиление , .

Напряжение питания .

Потребляемый ток .

Коррекция внутренняя, АЧХ нерегулируемая, интегрирующая цепь.

Скорость спада АЧХ .

.

Приложение 3

Перечень элементов