Курсовая работа: Проектирование аналоговых устройств

Курсовая работа: Проектирование аналоговых устройств

 Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиотехники и защиты информации (РЗИ)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой РЗИ

____________В.Н. Ильюшенко

___ _________ 2000 г.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовому проектированию по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» для студентов специальностей 200700 «Радиотехника»

и 201600 «Радиоэлектронные устройства»

                                                                  Разработчик

                                   ________А.С.Красько

                                                      ___ ________2000 г.

2000

Содержание

1Введение………………………………………………………..……………….3

2 Задачи курсового проектирования…………………………..………………..3

3 Расчет структурной схемы усилителя………………………..……………….5

3.1 Определение числа каскадов…………….……………………………….…5

3.2 Распределение искажений по каскадам……….……………………………6

4 Расчет оконечного каскада…………………………………………………….7

4.1Выбор транзистора………………..………………….……………………….7

4.2 Расчет требуемого режима транзистора………………….………………....8

4.3 Расчет эквивалентных параметров транзистора……………….……….…11

4.4 Расчет цепей питания и термостабилизации…………………………..…..12

4.5 Расчет основных характеристик выходного каскада в области

      верхних частот (малых времен)…………………..………………………...14

4.6 Особенности расчета выходного фазоинверсного каскада………..……...16

4.7 Оценка нелинейных искажений………..…………………………………...17

5 Расчет предварительных каскадов……………………………………………18

5.1 Расчет промежуточных каскадов…………..……………………………….18

5.2Особенности расчета входного каскада……………………………………..22

6 Расчет усилителя в области нижних частот (больших времен)….………….24

7 Расчет регулировок усиления……………………………………….…………25

8 Некоторые общие вопросы проектирования…………………………………27

8.1 Выбор номиналов и типов элементов схемы………..……………………..27

8.2 Расчет результирующих характеристик……..……………………………..28

8.3 Оформление пояснительной записки……….…..………………………….28

9 Заключение……………………………………………………………………..29

   Список использованных источников…….…………………………………...29

Приложение А Бланк задания на проектирование ШУ……………………….30

Приложение Б Бланк задания на проектирование ИУ………………………...31

Приложение В Варианты заданий на курсовое проектирование……………..32

Приложение Г Форма титульного листа пояснительной записки…………….33  

Приложение Д Пример оформления содержания………………………………34

Приложение Е Пример оформления перечня элементов………………………35

Приложение Ж Пример оформления введения…………………………………36

Приложение И Пример оформления остальных листов ПЗ…………………..37

Приложение К Пример оформления реферата…………………………………38

1 ВВЕДЕНИЕ

         Данное методическое пособие посвящено вопросам курсового проектирования усилительных устройств (УУ) как одного из классов аналоговых электронных устройств (АЭУ).

         Проектирование УУ - многофакторный процесс, во многом зависящий от интуиции, знаний и опыта разработчика.

         Это обстоятельство вызывает определенные трудности у начинающих разработчиков, к которым, собственно, и относятся студенты. Эти трудности усугубляются еще и тем, что учебная литература по курсовому проектированию УУ в значительной степени устарела, содержит много спорных моментов и взаимоисключающих выводов.

         В данной разработке делается главный упор на рассмотрение непосредственных вопросов эскизного проектирования УУ, полагая, что необходимые теоретические сведения и практические навыки получены студентами на лекционных, практических и лабораторных занятиях.

         Следует отметить, что одной из составляющих успешной работы над курсовым проектом является ритмичность. Для самооценки проделанной работы следует ориентироваться  на приблизительные объемы основных этапов выполнения проекта:

         ¨ знакомство с литературой, выбор структурной схемы УУ - 10%;

         ¨ расчет оконечного каскада - 20%;

         ¨ расчет предварительных каскадов - 20%;

         ¨ полный электрический расчет УУ - 20%;

         ¨ расчет результирующих характеристик - 10%;

         ¨ оформление пояснительной записки - 20%.

2 ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

При проектировании УУ решают ряд задач, связанных с составлением схемы, наилучшим образом удовлетворяющей поставленным требованиям технического задания (ТЗ), с расчетом этой схемы на основании выбранных параметров и режимов работы ее элементов.

         В данном пособии даются рекомендации по эскизному расчету широкополосных усилителей (ШУ) с  порядка десятков мегагерц и импульсных усилителей (ИУ) с временем установления фронта импульса порядка десятков наносекунд, работающих в низкоомных согласованных трактах передачи и выполненных  на биполярных транзисторах.

         Режим согласования обычно предусматривает равенство внутреннего сопротивления источника сигнала, входного и выходного сопротивления УУ, сопротивления нагрузки волновому сопротивлению тракта передачи сигнала.

         В ТЗ на расчет ШУ обычно задают коэффициент усиления по напряжению K, верхнюю и нижнюю граничные частоты  и    при заданных коэффициентах частотных искажений   и  , уровень нелинейных искажений, требования к стабильности характеристик в диапазоне температур и т.д.

         Эскизный расчет ШУ состоит в выборе усилительного элемента, определении числа каскадов, распределении по каскадам частотных искажений так, чтобы их суммарная величина  не превосходила заданную.

         Предварительно частотные искажения распределяют по каскадам равномерно. В процессе расчета их обычно приходится перераспределять для ослабления требований к какому-либо каскаду, чаще всего к предоконечному.

         Основное внимание при проектировании ИУ обращается на сохранение формы усиливаемого сигнала. Специфическими для ИУ являются искажения формы импульса, характеризующиеся временем установления фронта , выбросом переходной характеристики  d  и спадом плоской вершины  D. Использование известной связи [1, 2] между   и  D  и граничными частотами   и   позволяет проектировать ИУ частотным методом.

         В настоящее время для целей проектирования УУ широко используются  ЭВМ с различными пакетами программ схемотехнического проектирования. Однако первый этап машинного проектирования представляет собой ручной эскизный расчет, дающий приближенное решение поставленной задачи, уточнение которого проводится далее на ЭВМ.

 3 РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ

         3.1  Определение числа каскадов

         Для многокаскадного усилителя (рис.3.1)

 .                                    (3.1)

где    K  -  коэффициент усиления усилителя, дБ;

          K- коэффициент усиления i-го каскада, дБ, i=1,...,n;

           n  -  число каскадов усилителя.

         С учетом коэффициента передачи входной цепи коэффициент усиления определится как:

,

где      Е   -    э.д.с. источника сигнала;

            R-    внутреннее сопротивление источника сигнала;

            R-    входное сопротивление УУ.

         Для ШУ диапазона ВЧ  и ИУ с временем порядка десятков наносекунд ориентировочно число каскадов можно определить, полагая в (3.1) все каскады одинаковыми с К=20 дБ, т.е.

.

         Для импульсных усилителей следует учитывать полярность входного, выходного сигналов и способ включения усилительного элемента. При часто используемом включении транзистора с общим эмиттером (ОЭ) число каскадов должно быть четным при одинаковой полярности входного и выходного сигналов, нечетным - при разной.

         3.2  Распределение искажений по каскадам

         Для многокаскадного ШУ результирующий коэффициент частотных искажений в области верхних частот (ВЧ) определяется следующим образом:

,                                           (3.2)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7