Проектирование многокаскадного усилителя с общими обратными связями

I_об1=I_ок1/β₁=0,734m/142=5,169 мкА

Примем U_оэ1 равным 3 В, тогда

U_об1=U_оэ1+0,6=3+0,6=3,6 В

I_д1=5*I_об1=5*5,169мкА=25,845 мкА

R₁₁=(E_к-U_об1)/(I_д1+I_об1)=(12-3,6)/(25,845мк+5,169мк)=270,8 кОм

R₂₁=U_об1/I_д1=3,6/25,845мк=139,3 кОм

Возьмем К_u1=11,16, тогда

R_тр1=120+φ_t/I_об1=120+0,025/5,169мк=4956,5 Ом

R_э11=(β₁*R_экв1-K_u1*R_тр1)/(K_u1*(β₁+1))

R_э11=(142*401,067-11,16*4956,5)/(11,16*(142+1))=1 Ом

R_вх11=R_тр1+(β₁+1)*R_э11=4956,5+(142+1)*1=5099,5 Ом

А₁=R_вх11/R_тр1=5099,5/4956,5=1,029

R_д1=R₁₁*R₂₁/(R₁₁+R₂₁)=270,8*139,3/(270,8+139,3)=91,98 кОм

R_вх21=R_д1*R_вх11/(R_д1+R_вх11)=91,98к*5099,5/(91,98к+5099,5)=4831,6 Ом

I_mб1=I_об1* ε_i1=5,169мк*0,017=0,088 мкА

U_mбэ1=I_mб1*R_тр1=0,088мк*4956,5=0,436 mВ

I_оэ1=I_ок1+I_об1=0,734m+5,169мк=0,739 mА

I_mэ1=I_оэ1*ε_i1=0,739m*0,017=12,563 мкА

U_mэ1=I_mэ1*R_э11=12,478мк*1=12,563 мкВ

U_mб1=U_mбэ1+U_mэ1=0,436m+12,563мк=0,448 mВ

R_э1=U_оэ1/I_оэ1=3/0,739m=4059,5 Ом

R_э21=R_э1-R_э11=4059,5-1=4058,5 Ом

Определим стабильность каскада по постоянному току

ΔI_окβ1=I_ок1*δβ₁*(R_д1+R_тр1+R_э1)/(R_д1+R_тр+(β₁+1)R_э1)

ΔI_окβ1=0,734m*0,2*(91,98к+4956,5+4059,5)/(91,98к+4956,5+(142+1)4059,5)=21,89мкА

ΔI_окUбэ1=0,0022*ΔТ*β₁/(R_д1+R_тр1+(β₁+1)R_э1)

ΔI_окUбэ1=0,0022*40*142/(91,98к+4956,5+(142+1)4059,5)=18,44 мкА

Тогда абсолютная погрешность

ΔI_ок1=ΔI_окβ1+ΔI_окUбэ1=21,89мк+18,44мк=40,33 мкА

Рассчитаем относительную погрешность

δI_ок1=ΔI_ок1/I_ок1=40,33мк/0,734m=0,055=5,5%

Рассчитаем нестабильность

δК_u1=δβ₁(R_тр1+R_э1)/(R_тр1+(β₁+1)R_э1)

δК_u1=0,2(4956,5+4059,5)/(4956,5+(142+1)4059,5)=0,003=0,3%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет обобщенных параметров схемы

Рассчитаем общий коэффициент  усиления без обратной связи, как  произведение усиления каждого каскада:

К_u=К_u1*К_u2*К_u3=11,16*15*34,2=5725,08

Рассчитаем необходимую глубину  обратной связи:

А_ос=К_u/К_uзад=5725,08/300=19,0836

К_обр=(Аос-1)/К_u=(19,0836-1)/5725,08=0,0032

Сопротивление обратной связи можно  найти следующим образом:

R_ос=R/К_обр-R,      где

R=Rг*R_вх11/(Rг+R_вх11)=50*5098/(50+5098)=49,514 Ом

Тогда

R_ос=49,514/0,0032-49,514=15630 Ом

Нестабильность найдем как сумму  по каждому каскаду

δК_u=δК_u1+δК_u2+δК_u3=0,3%+0,3%+0,63%=1,23%

 

Расчет  емкостей:

Так как М_н1=М_н2= … =М_н6=М_н и М_н²=1,414, то М_н=1,1225

 

Рассчитаем  параметры усилителя после введения обратной связи:

Входное сопротивление усилителя:

R_вх=R_вх11*А_ос=5,098к*19,0836=97,288 кОм

Коэффициент усиления:

К_uос=К_u/А_ос=5725,08/19,0836=300

Нестабильность коэффициента усиления:

δК_uос=δК_u/А_ос=1,23%/19,0836=0,064%

Коэффициент гармоник определяется как квадратный корень из суммы квадратов всех гармоник, начиная со второй, отнесённые к первой гармонике.:

 

 

 

 

 

 

 

6 Моделирование  усилителя

Рисунок 6.1 – Расчет схемы по постоянному  току (напряжения)

 

Рисунок 6.2 – Расчет схемы по постоянному  току (токи)

 

Рисунок 6.3 – Сигнал на выходе усилителя

Рисунок 6.4 – Спектр выходного сигнала усилителя

 

Рисунок 6.5 – АЧХ усилителя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В данной курсовой работе был рассчитан  трехкаскадный усилитель на транзисторах DMRF949. В результате работы были получены следующие параметры:

• Коэффициент усиления Кu=300;
• Нестабильность δК_u=0,064;
• Коэффициент нелинейных искажений Кг=0,3%;
• Напряжение питания Ек=12В

С помощью пакета схемотехнического  моделирования Micro-Cap 7 были получены различные характеристики усилителя. Спроектированный усилитель полностью удовлетворяет всем требованиям задания.

В результате эскизного расчета  мы получили начальный вариант принципиальной электрической схемы усилителя  напряжения низкой  частоты. Перенеся получившуюся схему в среду схемотехнического проектирования MICRO – CAP 7.0, В результате исследования и оптимизации с помощью программы MICRO – CAP 7.0 мы получили окончательную схему и систему параметров, которая полностью удовлетворяет техническому заданию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  используемой литературы

1. Петухов В.М. Транзисторы и их зарубежные аналоги. Маломощные транзисторы. Справочник. В 4 т. Т. 1. Издание второе, исправленное.–М.: ИП РадиоСофт, 1999.–668с. ил.
2. Овсянников Н.И. Кремневые биполярные транзисторы: Справ. Пособие. – Мн.: Выш. шк., 1989. –302 с.: ил.
3. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Радио и связь. 1983. –264с., ил.
4. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1997. – 320 с.
5. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 7.0. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 368 с.