Державний комітет зв’язку та інформатизації україни

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ’ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

 

 

Методичні вказівки

для виконання контрольної роботи

З дисципліни “Основи схемотехніки” ч. 2

для підготовки бакалаврів за напрямком

“Телекомунікації”, “Інформаційні мережі”

 

 

Київ 2013

 

ЗМІСТ

 

Сторінка

 

Вступ 3

Література 4

Завдання на контрольну роботу 4

Правила виконання і оформлення контрольної роботи 8

Методичні вказівки з проектування лінійного підсилювача 9

5.1. Загальні питання схемотехніки лінійних підсилювачів 9

Принципова схема підсилювача 13

Розрахунок лінійного підсилювача 15

Підготовка до захисту контрольної роботи 24

Додаток 26

ВСТУП

 

В процесі проектування пропонується ознайомитися з принципами побудови функціональних і принципових схем підсилювачів, що використовуються в телекомунікаційних системах і розрахувати трикаскадний підсилювач на біполярних транзисторах.

Оскільки проектування ведеться до деякої міри паралельно з вивченням самої дисципліни, то, перш ніж приступити до виконання роботи, необхідно ознайомитися з основним змістом наступних розділів програми:

1. Основні показники підсилювачів.

2. Основи теорії зворотного зв'язку.

3. Принципи побудови підсилювальних схем.

4. Каскади попереднього підсилення.

5. Вихідні і передвихідні каскади підсилення.

Ознайомлення з зазначеними розділами виконується за одним з трьох підручників [I, 2, 3].

Варто мати на увазі, що підручники [I, 2, 3] при виконанні проекту можуть використовуватися тільки як допоміжний матеріал, оскільки питання проектування лінійних підсилювачів знайшли почасти відображення лише в [1]. Детально методика проектування лінійних підсилювачів з допущеними спрощеннями викладена в методичній розробці [4], яку рекомендується використовувати з метою скорочення термінів виконання проекту.

Яких-небудь відомостей по коректорах сполучних ліній в навчальній літературі немає. Всі необхідні інформаційні відомості і розрахункові співвідношення приводяться в даній методичній розробці.

Вихідні дані для проектування і методичні вказівки складені таким чином, що для виконання проекту можна не користуватися якою-небудь іншою літературою (навіть довідковою). Необхідний обсяг довідкових даних зазначений у додатках. Для бажаючих застосувати більш різноманітний асортимент елементної бази достатній, але обмежений довідковий матеріал зазначений у списку літератури.

Мета проектування будь-якої радіоелектронної апаратури являє собою створення апаратури з заданими якісними характеристиками при можливо менших витратах на її розробку й експлуатацію. Процес проектування звичайно прийнято розділяти на кілька стадій: технічна пропозиція (обгрунтовується доцільність і можливість створення апаратури), ескізний проект (розробка функціональних схем, вибір конструктивного оформлення), технічний проект (розробка принципових схем, макетування апаратури, її випробовування і видача конструкторської документації), робочий проект (остаточне відпрацьовування повного комплекту конструкторської документації).

Комплекс робіт, що виконуються в процесі курсового проектування, реалізується на стадії технічного проектування за технічним завданням, сформульованому в ескізному проекті.

Література

 

1. Мурадян А.Г., Разумихин В.М., Тверецкий М.С. Усилительные устройства.-М.:Связь, 1976.

2. Мигулин И.Н. Усилители на биполярных и полевих транзисторах. Ч.1. – Одесса: ОЭИС, 1981.

3.Мигулин И.Н. Усилители мощности и специальные схемы усилителей. Ч.2. – Одесса: ОЭИС, 1982.

4. Методическая разработка по проектированию линейных усилителей. Составитель М.С. Самарин. - М.: ВЗЭИС, 1981.

5. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергия, 1972, 1976, 1979 або 1982.

6. Транзисторы для аппаратуры широкого применения.Справочник. Под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981.

7. Руденко В.С. Промислова елетроніка. К. 1996

 

Вибір варіанта роботи

 

Студенти, в яких номер шифру студентського білета закінчується непарною цифрою, проектують трикаскадний лінійний підсилювач. Вихідні дані для проектування беруться з табл. 1 і 2. По передостанній цифрі номера студентського білета визначається номер стовпчика в табл. 1, а по останній - номер стовпчика в табл. 2. Якщо номер білета містить тільки одну цифру, то перед нею приписується нуль.

 

Завдання на курсовий проект

 

Необхідно вибрати тип підсилювальних приладів, розрахувати їх режим роботи для заданого підсилювача, розрахувати параметри елементів принципової схеми та якісні показники всього підсилювача.

Таблиця 1

 

Показники підсилювача	Номер варіанта
Потужність, що віддається в навантаження, Р Н, мВт
Нестабільність коефіцієнта підсилення на каскад DKF,%		3,5		4,5			3,5		4.5
Загасання нелінійності по другій і третій гармоніках аr, дБ
Верхня робоча частота fв, кГц
Нижня робоча частота fн, кГц
Допустимий коефіцієнт частотних спотворень на нижній робочій частоті МН, дБ	0,2	0,3	0,4	0,25	0,35	0,2	0,3	0,4	0,25	0.35

 

Таблиця 2

 

Задані параметри	Номер варіанта
1-2	3-4	5-6	7-8	9-0
Опір резистора в колі колектора транзистора V4, Ом
Вхідний опір каскаду на транзисторі V4, Rвх2, кОм	0.7	0,6	0,5	0,6	0,7
Коефіцієнт підсилення каскаду на транзисторі V4 з врахуванням місцевого негативного зворотного зв’язку (НЗЗ), КF2

 

ПРИМІТКА. Для всіх варіантів загальними є наступні вимоги:

1. Температура навколишнього середовища 0…+30С.

2. Хвильовий опір коаксіальних кабелів, по яких підводиться до підсилювача і відводиться від нього сигнал, r = 75 Ом.

3. Вихідний опір коректора амплітудно-частотної характеристики (КАЧХ) і вхідний опір автоматичного регулятора підсилення (АРП) R =100 Ом

 

Таблиця 3.

Розрахунок лінійного підсилювача

На стадії курсового проектування виконується розрахунок підсилювача по істотно полегшених вимогах. Функціональна і принципова схеми визначені. Необхідно вибрати тип підсилювальних приладів, причому при верхній робочій частоті f_в<10 МГц і потужності, що віддається, у десятки міліватів з метою скорочення номенклатури деталей у всіх каскадах варто використовувати однотипні транзистори. Потім проводиться енергетичний розрахунок підсилювача, уточнюються якісні показники, розраховуються реактивні елементи.

Вибір типу транзисторів

 

Тип транзисторів вибирається з врахуванням можливостіїхнього використання в вихідному каскаді за максимально припустимою потужністю, що розсіюється, на колекторі Р_ктах, граничній частоті підсилення струму в схемі з ЗЕ f_h21Э.

В трансформаторному каскаді, що працює в режимі класу «А», при потужності, що віддається, у десятки міліватів із транзистора завжди можна зняти задану потужність сигналу і забезпечити полегшений температурний режим, якщо виконати умову:

, (3)

де P_H — потужність, що віддається підсилювачем,;

- ККД вихідного трансформатора;

- максимальний ККД підсилювального приладу в режимі «А»;

N₁ - коефіцієнт запасу;

- максимально допустима потужність, що розсіюється на колекторі.

Для розрахунку зручно прийняти; =0,9; =0,4; N₁= 2,5...3.

Підсилювальні властивості транзисторів зі зростанням частоти сигналу значно погіршуються, причому через технологічний розкид характеристик в кожному екземплярі підсилювального приладу вони міняються індивідуально. Для того, щоб спростити процес настроювання підсилювачів і підвищити стійкість в області верхніх частот, тип транзистора вибирають з врахуванням нерівності

f_h21е (2…5)f_в , (4)

де f_h21е - гранична частота коефіцієнта передачі струму транзистора в схемі з ЗЕ (на цій частоті статичний коефіцієнт передачі струму f_h21е зменшується до рівня 0,7упорівнянні з областю нижніх частот);

f_в - верхня робоча частота.

Іноді в довідниках замість частоти f_h21е вказується частота f_h21б або f_гр. f_h21б це гранична частота коефіцієнта передачі струму h_21б в схемі з ЗБ, тобто частота, на якій цей коефіцієнт зменшується до рівня 0,7 у порівнянні з областю нижніх частот. Частота f_гр - гранична частота транзистора в схемі з ЗЕ, при якій h_21е= 1.

Взаємозв'язок між названими частотами можна встановити за допомогою наступних виразів:

f_h21е h_21е» f_h21е» 1,3 f_гр, (5)

 

, (6)

де h_21е - статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ЗЕ;

- довідкові параметри; межі технологічного розкиду.

В інших випадках у довідниках вказується величина модуля коефіцієнта передачі струму на визначеній частоті f. Тоді можна скористатися виразом

. (7)

Результати обчислень по формулах (3) і (4) дозволяють підібрати підходящий тип транзистора в довіднику.

 

Додаток.

Параметри і характеристики деяких типів високочастотних і надвисокочастотних транзисторів

 

 

 

КТ 312 Б

КТ 315 Б, КТ 361 А

KT 325 А

КТ-363-Б

 

 

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ’ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

 

 

Методичні вказівки

для виконання контрольної роботи