Xreferat.com » Рефераты по науке и технике » Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Пояснительная записка к курсовому

проекту по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»

Выполнил

студент гр.148-3

______Галимов М.Р.

Проверил

преподаватель каф. РЗИ

______Титов А.А.

2001

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 32с., 12рис., 5 источников, 1 приложение.

УСИЛИТЕЛЬ, ТРАНЗИСТОР, АЧХ, НЕРАВНОМЕРНОСТЬ АЧХ, КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ, РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН ЧАСТОТ, ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, МОЩНОСТЬ, КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, НОРМИРОВАННАЯ ВЕЛИЧИНА.

В данной курсовой работе основной задачей является расчёт транзисторных усилителей, используя методические указания.

Цель работы- на конкретном примере научиться расчитывать усилители на транзисторах, используя при этом разные варианты схемных решений.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0.

1. Техническое задание

Усилитель должен отвечать следующим требованиям:

1.       Рабочая полоса частот: 49-100 МГц

2.       Линейные искажения

в области нижних частот не более 2 дБ

в области верхних частот не более 2 дБ

3.       Коэффициент усиления 15 дБ

4.       Мощность выходного сигнала Pвых=10 Вт

5.       Сопротивление источника сигнала и нагрузки Rг=Rн=75 Ом

Содержание

1.Техническое задание......................................................................3

2.Введение..........................................................................................5

3.Расчётная часть…...........................................................................6

3.1 Определение числа каскадов ............................................…..6

3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ ........….6

3.3 Расчёт выходного каскада……………………………............6

3.3.1 Выбор рабочей точки..................................................6

3.3.2 Выбор транзистора......................................................9

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы

транзистора  ………………………………...........…..10

3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации……………..….....12

3.3.5 Расчёт корректирующих цепей………………….….15

3.3.5.1 Выходная корректирующая цепь……………..…..15

3.3.5.2 Расчёт МКЦ……………………………………..….16

3.4 Расчёт предоконечного каскада……………………........…...18

3.4.1 Выбор рабочей точки……………………….........…..18

3.4.2 Выбор транзистора…………………………...........…19

3.4.3 Расчёт эквивалентной схемы

транзистора………………………………….........…..19

3.4.4 Расчёт цепей термостабилизации.………….........….20

           3.4.5 Расчёт МКЦ………….……………………..........…....20

3.5 Расчёт входного каскада……………………………......….….22

3.5.1 Выбор рабочей точки………………………......….…22

3.5.2 Выбор транзистора ...…….…………………..........…23

3.5.3 Расчёт цепей термостабилизации………….........…..23

3.5.4 Расчёт входной корректирующей цепи………….…23

3.6 Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей…………………………………………….............…25

4 Заключение……………………………….……………….…..29

Список используемой литературы…………….………………30

Приложение А.Схема электрическая принципиальная……...31

Перечень элементов……………………………………….……32

2.Введение

В данной курсовой работе требуется рассчитать усилитель мощности для 1-5 каналов TV. Этот усилитель предназначен для усиления сигнала на передающей станции, что необходимо для нормальной работы TV-приёмника, которого обслуживает эта станция. Так как мощность у него средняя (10 Вт), то применяется он соответственно на небольшие расстояния(в районе деревни, небольшого города).В качестве источника усиливаемого сигнала может служить видеомагнитофон, сигнал принятый антенной ДМВ и преобразованный в МВ диапазон. Так как усиливаемый сигнал несёт информацию об изображении, то для получения хорошего качества изображения на TV-приёмнике на усилитель налагаются следующие требования: равномерное усиление во всём  рабочем диапазоне частот; должен иметь большую мощность, что бы каждый приёмник, находящийся в зоне обслуживания этой станции, мог без помех просматривать вещаемые ей передачи. С экономической точки зрения должен обладать максимальным КПД.

Наиболее эффективное достижение требуемой мощности даёт использование мощного ВЧ трансформатора, который задаёт такой режим работы транзистора, при котором он даёт максимальную мощность. Для коррекции АЧХ усилителя используются разные приёмы: введение отрицательных обратных связей, применение межкаскадных корректирующих цепей. Так как проектируемый усилитель является усилителем мощности то введение ОС влечёт за собой потерю мощности в цепях ОС что снижает КПД и следовательно применять её в данном усилителе не целесообразно. Применение межкаскадных корректирующих цепей (МКЦ), значительно повышает КПД. В данном усилителе используется МКЦ 3-го порядка, так как она обладает хорошими частотными свойствами.

3. Расчётная часть

3.1 Определение числа каскадов.

При выборе числа каскадов примем во внимание то, что у мощного усилителя один каскад с общим эмиттером позволяет получать усиление до 6 дБ, а так как нужно получить 15 дБ оптимальное число каскадов данного усилителя равно трём, тогда, в общем, усилитель будет иметь коэффициент усиления  18 дБ (запас 3 дБ). 

3.2 Распределение линейных искажений в области ВЧ

Расчёт усилителя будем проводить исходя из того, что искажения распределены между каскадами равномерно. Как было определено ранее, количество каскадов проектируемого усилителя равно трём, а неравномерность усилителя по заданию не доложна превышать 2дБ. Следовательно,на каждый каскад приходится по 0,7 дБ.

3.3         Расчёт выходного каскада

3.3.1 Выбор рабочей точки

Для расчёта рабочей точки следует найти исходный параметр Uвых, который определяется по формулам:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                                              (3.3.1)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ    (3.3.2)

Так как выходное напряжение имеет большую величину между нагрузкой и выходным транзистором необходимо установить трансформатор импедансов на длинных линиях с коэффициентом трансформации 1/9 [1]. Тогда исходные параметры примут следующие значения :

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                          (3.3.3)

При дальнейшем расчете, нужно выбрать по какой схеме будет выполнен каскад: с дроссельной или резистивной нагрузкой. Рассмотрим обе схемы и выберем ту, которую наиболее целесообразно применить.

А) Расчёт каскада с резистивной нагрузкой:

Схема резистивного каскада  по переменному току представлена на рисунке 3.3.1

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.1 Схема каскада с резистивной нагрузкой по переменному току

Так как нагрузкой каскада по переменному току является резистор, включенный в цепь коллектора - Rк и Rн, при чём Rк выбирается равный Rн, то эквивалентное сопротивление - Rэкв, на которое работает транзистор, будет равным Rн/2.  Тогда:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ=3.25 (А)            (3.3.4)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                    (3.3.5)

   Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                   (3.3.6)

где Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ - остаточное напряжение на коллекторе и равно 2 В, тогда: Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Напряжение питания выбирается равным Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ плюс напряжение которое падает на :

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Построим нагрузочные прямые по постоянному и переменному току. Они приведены на рисунке 3.3.2.

                                            I, А

                                 8.2

                                  5.5

                                                               R~

                                 3.6

                                                            R_

                                                                   15                           30                 50   U, В

Рисунок 3.3.2. Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Произведём рассчёт мощностей: потребляемой и рассеиваемой на коллекторе, используя следующие формулы:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ         (3.3.7)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                 (3.3.8) 

Б) Расчёт дроссельного каскада:

Схема дроссельного каскада по переменному току представлена на рисунке 3.3.3.

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.3. Схема дросельного каскада.

В дроссельном каскаде нагрузкой по переменному току является непосредственно нагрузочное сопртивление Rн.:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                       

Подставляя полученные значения в формулы (3.3.4)-(3.3.6), получим:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ   

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Построим нагрузочные прямые по постоянному и переменному току. Они представлены на рисунке 3.3.4.

                                        I, А

                                                                R_

                                         R~  

                              1.8

                                                                15                             28         U, В

Рисунок 3.3.4 - Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.

Произведём расчёт мощности по формулам (3.3.7), (3.3.8) :

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Анализируя полученные результаты можно прийти к выводу, что целесообразней использовать дроссельный каскад, так как значительно  снижаются потребляемая  мощность и величина питающего напряжения.

3.3.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров[2]:

1.            граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ;

2.          предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ;

6.            предельно допустимого тока коллектора

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ;

4.            предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ930Б. Его основные технические характеристики взяты из справочника [3] и приведены ниже.

Электрические параметры:

1.            Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2.            Постоянная времени цепи обратной связи  при  В Усилитель мощности 1-5 каналов ТВпс;

3.            Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4.            Ёмкость коллекторного перехода при Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ В пФ;

5.            Индуктивность вывода базы Усилитель мощности 1-5 каналов ТВнГн;

6.            Индуктивность вывода эмиттера Усилитель мощности 1-5 каналов ТВнГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1.            Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2.            Постоянный ток коллектора Усилитель мощности 1-5 каналов ТВА;

3.            Постоянная рассеиваемая мощность коллектора  Вт;

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

Существует много разных моделей транзистора. В данной работе произведён расчёт моделей: схемы Джиаколетто и однонаправленной модели на ВЧ.

А)   Расчёт схемы Джиакалетто:

Схема Джиакалетто представлена на рисунке 3.3.5.

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.5 Схема Джиакалетто.

Найдем при помощи постоянной времени цепи обратной связи сопротивление базового перехода по формуле:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВУсилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                     (3.3.9)

     При чём Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ и  доложны быть измерены при одном напряжении Uкэ. А так как справочные данные приведены при разных напряжниях, необходимо воспользоваться формулой, которая позволяет вычислить Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ при любом значении напряжения Uкэ:   

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ,                             (3.3.10)

в нашем случае:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Подставим полученное значение в формулу (3.3.9):

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ, тогда

    Используя формулу (3.3.10), найдем значение коллекторной емкости в рабочей точке :

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Найдем значения остальных элементов схемы:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ,                                                           (3.3.11)

     где

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ            (3.3.12)

- сопротивление эмиттеного перехода транзистора. Тогда:

Емкость эмиттерного перехода: Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Выходное сопротивление транзистора:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                                                                   (3.3.13)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                                                          (3.3.14)

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ                                          (3.3.15)

Б) Расчёт однонаправленной модели на ВЧ:

Схема однонаправленной модели на ВЧ представлена на рисунке 3.3.6. Описание этой модели можно найти в журнале [4].

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.6 Схема однонаправленной модели на ВЧ

Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.

Входная индуктивность:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ,                  (3.3.16)                                                               

где Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ-индуктивности выводов базы и эмиттера, которые берутся из справочных данных.

Входное сопротивление:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ,                                               (3.3.17)                                                                                   

Выходное сопротивление имеет такое же значение, как и в схеме Джиакалетто:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ.                                                                                 

Выходная ёмкость- это значение ёмкости  Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ вычисленное в рабочей точке:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ.                                                       

3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации

При расчёте цепей термостабилизации нужно для начала выбрать вариант схемы. Существует несколько вариантов схем термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены две схемы: эмиттерная и активная коллекторная стабилизации. 

       3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Эмиттерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах, и получила наиболее широкое распространение. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.7. Произведём упрощённый расчёт этой схемы [2].

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.7 Принципиальная схема эмитерной термостабилизации

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ и ток делителя  (см. рис. 3.4), а также напряжение питания Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ;

2. Затем рассчитываются Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ.

Напряжение эмиттера Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ выбирается равным порядка . Ток делителя Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ выбирается равным , где Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ- базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ(мА);                                         (3.3.18) 

Тогда:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ А                               (3.3.19)      

Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле: Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ(В) ;                                        (3.3.20)      

Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ   Ом;                                                         (3.3.21)               

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ (Ом);                               (3.3.22)     

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ (Ом);             (3.3.23)    

Данная методика расчёта не учитывает напрямую заданный диапазон температур окружающей среды, однако, в диапазоне температур от 0 до 50 градусов для расчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлимую стабилизацию [2].                                                                 

3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.

Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Рисунок 3.3.8  Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ(пусть В), тогда Усилитель мощности 1-5 каналов ТВ

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: