Курсовая работа на тему: Усилительный каскад, транзистор, коэффициент передачи, частотные искажения, диапазон частот,

Введение

Целью данной работы являлось проектирование усилителя модулятора лазерного излучения. Данный усилитель является важным компонентом дефлектора или другими словами устройства предназначенного для управления светового пучка, в данном случае лазерного излучения. Работа дефлектора целеобразна при условии возникновения угла Брэга и основана на явлении дифракции света на звуке. Через звукопровод изготовленный из кристалл парателлурита в котором при помощи пьезо преобразователя возбуждается звуковая волна образующая внутри данного кристалла бегущую дифракционную решетку. Проходящий луч дифрагирует на этой решетке, то есть отклоняется от первоначального направления на угол пропорционально частоте звука. При этом его интенсивность оказывается пропорциональна мощности звуковых колебаний. Пьезо элемент играет роль переходника, между кристаллом и усилителем мощности в работе дефлектора и представляет собой пьезо электрик преобразующий колебания электрического сигнала в колебания звукового сигнала. Данный преобразователь характеризуется импедансом или другими словами комплексным сопротивлением ( который в нашем случае составляет ). Ко входу данного преобразователя подключается разработанный мной усилитель. Дефлектор используется для сканирования лазерного пучка в одной плоскости, но при параллельном включении двух дефлекторов, возможно управление световым пучком и в двух мерном пространстве. В результате высокой монохроматичности, лазерное излучение имеет низкий уровень расходимости, что позволяет добиться хорошей фокусировки на больших расстояниях. Данное явление за счет своей зрелищности находит широкое применение при проведении тожеств, приемах, в рекламных компаниях и в предвыборных гонках. Имея так же большую точность, то есть возможность добиться при использовании дефлектора очень незначительных отклонений светового пучка от заданной точки, данный прибор может применяться в микрохирургии и изготовлении сверхсложных печатей, штампов, документов и ценных бумаг.

Теперь перейдем непосредственно к принципиальной схеме. Требуемые основные характеристики данного усилителя :

Rg ………………………………………50 [Ом]

Усиление ………………………………20 [дБ]

Uвых …………………………………….5 [В]

Допустимые частотные искажения …..2 [дБ]

Диапозон частот ………………………..от 10 МГц до 100 МГц

Нагрузочная емкость ……………………40 [пФ]

Нагрузочный резистор…………………..1000 [Ом]

Рабочий температурный диапазон……...от +10 0С до +60 0С

Из-за большой нагрузочной емкости происходит заметный спад амплитудно- частотной характеристики в области высоких частот. В результате чего появляется основная проблема при проектировании данного усилителя заключаюещаяся в том, чтобы обеспечить требуемый кофициент усиления в заданной полосе частот .

Наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку, обладает усилительный каскад с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению. Он и был выбран в качестве выходного каскада разработанного широкополосного усилителя мощности. Так же по сравнению с обыкновенным резистивным каскадом выбранный вариант более экономичный. Для компенсации завала АЧХ в области верхних частот при применении резистивного каскада пришлось бы ставить в цепи коллектора очень малое сопротивление порядка 6 [Ом], для уменьшения общего выходного сопротивления каскада, что естественно привело бы к увеличению тока в цепи коллектора и рассеваемой мощности, а соответственно и к выбору более дорогого по всем параметрам транзистора. Для выходного, каскада была использована активная коллекторная термостабилизация. Обладающая наименьшей, из всех известных мне схем термостабилизаций, мощностью потребления и обеспечивающая наибольшую температурную стабильность коллекторного тока. В результате предложенного решения на первом каскаде, добились усиления в 8 [дБ] с искажениями составляющие 1[дБ]. В качестве предоконечного использован каскад с комбинированной обратной связью [2], обладающие активным и постоянным в полосе пропускания выходным сопротивлением. Этот каскад реализован на транзисторе малой мощности КТ 371 А и так же, как и предыдущий обладает большей полосой частот. Данный каскад менее мощный поэтому для обеспечения требуемой температурной стабилизации вполне подошла эмиттерная стабилизация. В результате на втором каскаде, добились усиления 12 дБ.

Для уменьшения потребляемой мощности и увеличения КПД с 12 до 32 процентов, в цепи коллектора сопротивление заменяем дросселем сопротивление которого в рабочем диапазоне частот много больше, чем общее сопротивление нагрузки.

В результате предложенного решения общий коэффициент усиления составил 20 дБ требуемые по заданию.

Оглавление

- 1.Введение..........................................................................................3

- Техническое задание

- Расчётная часть

- Структурная схема усилителя

- Распределение линейных искажений в области ВЧ

- Расчёт выходного каскада

- Выбор рабочей точки

- Выбор транзистора

- Расчёт эквивалентной схемы транзистора

- Расчёт полосы пропускания

- Расчёт цепей термостабилизации

- Расчёт входного каскада по постоянному току

- Выбор рабочей точки

- Выбор транзистора

- Расчет сопротивления обратной связи во входном каскаде

- Расчёт эквивалентной схемы транзистора

- Расчет полосы пропускания

- Расчёт цепей термостабилизации

- Расчёт разделительных и блокировочных ёмкостей

- 4 Заключение.29

- Список использованных источников..30

- Приложение А Схема принципиальная

- РТФ КП.468740.001 ПЗ. Перечень элементов

Заключение

Рассчитанный усилитель имеет следующие технические характеристики:

1. Рабочая полоса частот: 10-100 МГц

2. Линейные искажения

в области нижних частот не более 3 дБ

в области верхних частот не более 3 дБ

3. Коэффициент усиления 30дБ с подъёмом области верхних частот 6 дБ

4. Амплитуда выходного напряжения Uвых=5 В

5. Питание однополярное, Еп=9 В

6. Диапазон рабочих температур: от +10 до +60 градусов Цельсия

Усилитель рассчитан на нагрузку Rн=1000 Ом

Список литературы

1. Красько А.С., Проектирование усилительных устройств, методические указания - Томск : ТУСУР, 2000 - 29 с.

2. Титов А.А. Расчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах - http://referat.ru/download/ref-2764.zip

3. Болтовский Ю.Г., Расчёт цепей термостабилизации электрического режима транзисторов, методические указания - Томск : ТУСУР, 1981

4. Титов А.А., Григорьев Д.А., Расчёт элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на полевых транзисторах, учебно-методическое пособие - Томск : ТУСУР, 2000 - 27 с.

5 Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред.

Горюнов Н.Н. - 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985-903с.

Приложение А

Принципиальная схема представлена на стр. 32.

Перечень элементов приведен на стр. 33,34.

Поз.

Обозна-

Чение

Наименование

Кол.

Примечание

Транзисторы

КТ371А

КТ610А

КТ361А

Конденсаторы

С1

КД-2-0.33нФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С2

КД-2-620пФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С3

КД-2-1.8нФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С4

КД-2-120пФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С5

КД-2-150пФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С6

КД-2-130пФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С7

КД-2-1.2нФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С8

КД-2-24нФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

С9

КД-2-240пФ 5 ОЖО.460.203 ТУ

Катушки индуктивности

Индуктивность 7.9мкГн 5

Индуктивность 6.8мкГн 5

РТФ КП 468740.001 ПЗ

Лит

Масса

Масштаб

Изм

Лист

Nдокум.

Подп.

Дата

УСИЛИТЕЛЬ

Выполнил

Задорин

МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО

МОДУЛЯТОРА ЛАЗЕРНОГО

Провер.

Титов

ИЗЛУЧЕНИЯ

ИЗЛУЧЕНИЯ

Лист

Листов

ТУСУР РТФ