Московский ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ Авиационный Институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ технический университет Кафедра 407 ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЭС Курсовая работа на тему Видеоусилитель Выполнил студент группы 04-320 Гуренков Дмитрий Проверил преподаватель ИгнатьевФ.Н. Москва 2003 год Содержание Задание. 3 Введение. 3 Расчет многокаскадного усилителя. 4 Расчет апериодических и импульсных усилителей. 5 Расчет Y -параметров транзистора. 7 Высокочастотная эмиттерная коррекция. 9 Низкочастотная коррекция цепочкой . 10 Выбор и стабилизация режимов работы усилительных каскадов на транзисторах. 11 Расчет. 15 Расчет необходимого количества каскадов. 15 Расчет оконечного усилительного каскада. 16 Расчет Y-параметров. 16 Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию. 17 Низкочастотна коррекция цепочкой . 18 Стабилизация режима работы усилительного каскада. 18 Расчет предоконечных усилительных каскадов. 19 Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию. 20 Низкочастотна коррекция цепочкой . 20 Стабилизация режима работы усилительного каскада. 20 Эксплуатационные данные. 21 Видео усилитель. Принципиальная схема. 23 Перечень элементов. 24 Литература. 25 ЗаданиеРазработать принципиальную схему и рассчитать видеоусилитель со следующими характеристиками - коэффициент усиления по напряжению - длительность импульса мкс - относительный скол вершины импульса - не более - относительная длительность фронта - не более - сопротивление нагрузки усилителя кОм - емкость нагрузки усилителя - пФ. ВведениеУсилитель - это устройство, увеличивающее мощность сигнала.
Увеличение мощности происходит за счет преобразования энергии источника питания в сигнал на заданной частоте.
Функцию преобразователя выполняет активный прибор, управляемый входным сигналом.
Таким образом, в усилителе относительно маломощный входной сигнал управляет передачей большой мощности на частоте сигнала от источника питания в нагрузку, причем выходной сигнал является непрерывной функцией входного.
Сам механизм преобразования энергии источника питания в энергию сигнала зависит от физической природы активного прибора.
Существует большое количество различных видов усилителей по активному прибору, в частности на трех активных полюсных приборах, на активных двухполюсных приборах, усилители на ЛБВ и ЛОВ. В зависимости от вида усиливаемого сигнала различают усилители непрерывных и импульсных сигналов. Усилители импульсов, не имеющих высокочастотного заполнения видеоимпульсов, обычно относятся к видео усилителям, или точнее говоря к видео импульсным усилителям.
Усиление низкочастотных непрерывных и импульсных как в нашем случае сигналов осуществляется апериодическими импульсными усилителями. Будем рассматривать апериодический усилитель с емкостной связью на трех активном полюсном приборе. Основным свойством апериодического усилителя является отсутствие ярко выраженных резонансных явлений. Нагрузкой этого усилителя, как правило, является резистор. Расчеты усилительных устройств, обычно, выполняются покаскадно с дальнейшим нахождением параметров многокаскадных усилителей.
Эффективность усиления можно оценить по величине коэффициента усиления. Различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности. Основным, обычно, считается коэффициент усиления по напряжению, который далее будет именоваться просто коэффициентом усиления без индекса U . Коэффициенты усиления являются комплексными величинами. Модуль коэффициента усиления определяет соотношение входной и выходной амплитуд, на данной частоте. В качестве принципиальной схемы усилителя выберем схему, состоящую из N каскадов на однотипных, активных приборах с одинаковыми параметрами.
В таком случае общий коэффициент усиления будет находиться как произведение коэффициентов усиления каждого из каскадов. Выберем схему включения активного прибора 1. Схема включения с общей базой ОБ обладает сравнительно малым, входным и большим выходным сопротивлением, но имеет малую зависимость параметров от температуры и более равномерную частотную характеристику.
В схеме с ОБ достигаются максимальные значения коллекторного напряжения, что важно при использовании мощных транзисторов. 2. Схема включения с общим эмиттером ОЭ обладает наибольшим усилением по мощности, что уменьшает количество каскадов в схеме, но неравномерная частотная характеристика, большая зависимость параметров от температуры и меньшее максимальное коллекторное напряжение снижают преимущества этой схемы. Входные и выходные сопротивления усилителя на транзисторах, включенных в схему с ОЭ отличаются меньше, чем в схеме с ОБ, что облегчает построение многокаскадных усилителей. 3. Схема включения с общим коллектором ОК обладает большим входным и малым выходным сопротивлением. Это свойство находит применение в согласующих каскадах эмиттерный повторитель. Частотная характеристика схожа с частотной характеристикой включения с ОЭ. Как видно из приведенных выше характеристик различных включений, схема с ОЭ по большинству показателей занимает промежуточное положение между схемами ОБ и ОК. В то же время она обладает максимальным усилением по мощности и удобна в использовании в много каскадных усилителях.
Именно по этому она считается наиболее универсальной.
Как следует из вышесказанного, в качестве схемы включения нашего активного прибора будем использовать схему с общим эмиттером. Активными основными приборами современных усилительных устройств являются биполярные и полевые транзисторы. В качестве активного прибора будем использовать биполярный транзистор.
Основное усиление по напряжению обеспечивается в каскадах предваритель... Спецификой выходного каскада является обеспечение заданной мощности ил... 1.1 Если многокаскадный усилитель с верхней граничной частотой содержи... Для усилителя из однотипных каскадов связано с требуемым временем уста... Величина общего относительного скалывания и времени запаздывания N-кас...
Расчет апериодических и импульсных усилителейУсиление низкочастотных и импульсных сигналов осуществляется апериодическими усилителями.
Типовая схема двухкаскадного резистивного усилителя представлена на Рисунок 1. Рисунок 1 Элементы усилительного каскада выполняют следующие функции обеспечивают выбранное положение рабочей точки РТ и температурную стабилизацию транзистора осуществляют развязку каскада в диапазоне усиливаемых частот и повышают устойчивость работы усилителя - разделяет усилительные каскады по постоянному току - является коллекторной нагрузкой транзистора - устраняет отрицательную обратную связь по переменному току - проводимость потребителя.
При условии слабых сигналов, когда выходное напряжение существенно меньше напряжения, можно считать, что каскад работает в линейном режиме.
В этом случае расчет усилителя сводится к следующему. Исходными данными для оконечных усилительных каскадов непрерывных сигналов являются - коэффициент усиления и - верхняя и нижняя граничные частоты и - уровень линейных искажений на частотах и и - проводимость и сопротивление потребителя - выходное напряжение. Расчет производится в следующей последовательности. 1. Выбирают тип биполярного транзистора, позволяющего реализовать требуемый коэффициент усиления и полосу пропускания при заданных частотных искажениях , 2.1 где Определяют параметры транзистора и на средней частоте усиления. 2. Находят нагрузочную коллекторную проводимость для обеспечения заданного усиления и полосы пропускания , 2.2 , 2.3 . 2.4 3. Вычисляют входную проводимость и емкость усилительного каскада. 2.5 2.6 4. Разделительную емкость определяют по заданным искажениям на нижней граничной частоте , 2.7 где . 5. И наконец находят емкость . 2.8 При расчете усилителей импульсных сигналов с длительностью задаются обычно временем установления фронта импульса и его скалыванием. В этом случае элементы схемы и находятся из соотношений 2.3 и 2.7 , 2.9 . 2.10 Особенность расчета промежуточных каскадов заключается в том, что их потребителем является последующий усилитель, входная проводимость и емкость которого находятся с помощью выражений 2.5 и 2.6 . При решении ряда задач возникает необходимость усиливать сигналы в широкой полосе частот, и, если полоса пропускания обычного апериодического усилителя оказывается недостаточной, ее стараются расширить, используя ВЧ- и НЧ-коррекции.
Частотная коррекция обычно осуществляется одним из двух методов 1.
Введение м в цепь коллекторной стоковой нагрузки частотно-зависимых элементов L-коррекция в области ВЧ и цепочка - в области НЧ 2. использованием частотно-зависимой отрицательной обратной связи ООС эмиттерная коррекция в области ВЧ .
3.15 . Расчет Y -параметров транзистора. Сопротивление растекания базы . 3.3 Емкость эмиттерного перехода. Основными активными приборами усилительных устройств радиочастотного д...
Высокочастотная эмиттерная коррекция. Модуль коэффициента передачи схемы Рисунок 3 в области ВЧ описывается ... Для получения максимально широкой и плоской АЧХ при постоянную времени... Определяют, по необходимости, значение коллекторного сопротивления 3. Находят необходимые для осуществления коррекции значения и 5.5 .
Если к усилителю не предъявляется специальных требований, то обычно вы... Расчет проводится по следующим формулам , 6.3 где - сопротивление по п... Сопротивления и рассчитываются следующим образом 6.7 , 6.8 где положен... Поэтому желательно, чтобы выполнялось условие, где - входная проводимо... Рассчитаем необходимую полосу пропускания усилителя для формирования д...
Высокочастотный параметр Максимальную площадь усиления дифференциально... . Сопротивление растекания базы 3.2 при технологическом параметре Ом. Расчет необходимого количества каскадов. Согласно выражению 1.2 верхняя граничная частота каждого каскада Гц.
Еще раз проверяем выбранный транзистор на пригодность, реализовать тре... См , Ф . Низкочастотна коррекция цепочкой В соответствии 5.2 определяем постоян... Определим величину 6.5 Ом. Определим сопротивление, описанное в разделе высокочастотной коррекции...
Исходные данные те же, что и для оконечного каскада, кроме , Ом и Ф . Низкочастотна коррекция цепочкой В соответствии 5.2 определяем постоян... Находим необходимые для осуществления коррекции значения и 5.5 - 5.6 ,... Ток базового делителя 6.6 А . Оценим как А .
Эксплуатационные данные - Источник питания на 9 В - Верхняя граница температурного диапазона 0С - Нижняя граница температурного диапазона 0С - Входной сигнал не более 5мВ Остальные характеристики соответствуют ТЗ. Видеоусилитель.
Принципиальная схема.
Примечание Конденсаторы ТУ C1, C5, C9, К10-17Б-Н50-0,1мкФ 5 5 C13, C17... Поз. Обозначение Наименование Кол. Перечень элементов.
Литература 1. Расчет усилительных устройств. Учебное пособие к практическим занятиям Под редакцией Ю.Т.Давыдова М. МАИ, 1993. 2. Усилители, радиоприемные устройства. Учебное пособие к лабораторным работам Под редакцией проф. А.С.Протопопова М. МАИ, 1996. 3. Проектирование усилительных устройств Под редакцией Н.В.Терпугова М. Высшая школа, 1982. 4. МамонкинИ.Г. Усилительные устройства М. Радио и связь, 1989.