Расчет системы связи для работы в условиях сильной помеховой обстановки

Аннотация 

     Содержанием курсовой работы является проектирование усилителей с однокаскадной  комбинированной  обратной связью. Особенности проектирования заключаются в том, что по ряду показателей – линейности, стабильности коэффициента усиления, входного и  выходного сопротивлений, помехозащищенности – к усилителям предъявляются достаточно высокие требования, так как некачественная работа хотя бы одного их них на линии приводит к ухудшению или нарушению связи по всем каналам данной системы. В данной пояснительной записке представлены полные принципиальные схемы усилителя.

 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………...................4

1. Эскизный расчет усилителя…………………...……………................................5

      1.1 Структурная схема усилителя с многоканальной обратной связью..........5 

1.2 Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада……….6 

   

1.3 Расчет необходимого значения глубины……………………………….....9

1.4 Определение числа каскадов усилителя выбор транзисторов предварительных каскадов…………………………………………………….10 

1.5 Проверка выполнения условия стабильности  коэффициента                  усиления…………………………………………………………………….......12 

2 Выбор схемы усилителя и расчет по постоянному току………………….......14

      2.1 Вариант построения К – цепи……………………………………………...14

      2.2 Расчет каскадов по постоянному току…………………………………….14

3  Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ………………………......18

4  Расчет пассивных узлов структурной схемы…………………………………..22

      4.1 Выбор и расчет входной и выходной цепей………………………..........22

      4.2 Расчет элементов цепи обратной связи………………………………......23  5  Расчет конденсаторов высокочастотного обхода………………...…................25

6  Составление принципиальной схемы..................................................................26

Заключение………………………………………………………………….………28

Список литературы....................................................................................................29

Приложение А. Принципиальная схема…………………………………………..30

Приложение Б. Перечень элементов………………………………………………31

 

      Введение 

         Проектирование многокаскадного усилителя характеризуется в первую очередь тем, что решение не является однозначным.

      Общей задачей проектирования является отыскание  наиболее простого, экономичного решения. Сложность проектирования, как раз и заключается в том, чтобы найти это относительно простое решение.

      При проектировании усилителя задачу выбора схемы и параметров отдельных  каскадов следует рассматривать  как частную, подчинив ее общей задаче – выполнению технических требований к усилителю в целом. Поэтому рационально, исходя из общих технических требований, формулировать частные технические условия к отдельным каскадам усилителя или к усилительным секциям и вести их расчет на основании этих частных условий, которые должны находиться в отдельной связи друг с другом.

 

      1 Эскизный расчет усилителя 

     Цель  эскизного расчета - выбор типов  транзисторов и предварительный  расчет числа каскадов усилителя.

     На  этом этапе проектирования, предполагающем анализ (перебор) вариантов решений, целесообразно использовать простые приближенные формулы и поверочные неравенства, позволяющие быстро отбраковать неподходящие варианты и выбрать только те, которые будут удовлетворять условиям технического задания. 
 

     1.1 Структурная схема усилителя с одноканальной обратной связью 

      Коэффициент усиления с глубокой одноканальной ОС (рис.1.1) определяется параметрами пассивных цепей: 

 (1.1) 

      Структурная схема усилителя без цепи ОС показана на рис 1.2. Цепь усиления должна иметь коэффициент усиления, достаточный для получения заданного значения К_F и необходимого значения глубины обратной связи F. Цепь ОС представляет собой пассивный четырехполюсник с вносимым коэффициентом передачи В₀. Нагрузкой цепи ОС является сопротивление входного шестиполюсника на зажимах 6-6 R'_Г, а эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением R''_Г – выходной шестиполюсник (на зажимах 5-5)

 

         1.2 Выбор транзистора и расчет режима работы выходного каскада 

     Расчет  усилителя принято вести, начиная  с выходного каскада. Выходной каскад выполняется по однотактной трансформаторной схеме (рисунок 1.3), в которой транзистор включается по схеме с общим эмиттером (ОЭ), имеющей наибольший коэффициент усиления мощности, и работает в режиме А. Связь с внешней нагрузкой осуществляется через выходной трансформатор, что позволяет создать для выходного транзистора оптимальное (в смысле получения заданной мощности) сопротивление нагрузки и делает этот каскад более экономичным.

     Рисунок 1.1. Структурная схема усилителя с глубокой одноканальной ОС 
 

     Рисунок 1.2. Структурная схема К-цепи проектируемого усилителя 
 

     Транзистор  выходного каскада выбирается по двум основным, условиям: 

        (1.2) 

        (1.3) 

где , ,  

            Здесь P_{kp max} - максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемое на коллекторе транзистора, с учетом работы в режиме А и потерь мощности сигнала в выходной цепи; Р_{k   max} – максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе (справочные данные); а_н – коэффициент запаса; h_21max и h_21min - крайние значения коэффициента усиления (передачи) тока из справочных данных; f_t - граничная частота коэф. передачи тока в схеме с ОЭ; f_h21 - частота полюса (среза) по параметру h₂₁.

     Таким образом, используя аналитические соотношения (1.2-1.3) выберем транзистор по заданным параметрам усилительного устройства

(P₂= 45 мВт, f_в=0,4 МГц), тогда 

, 

тогда по значению предельно допустимой мощности рассеивания на коллекторе, выбираем транзистор КТ629А (Р_kmax= 1 Вт,   h₂₁= 61,   f_T = 250 МГц;   f_h21= 4,1 МГц), затем проверим его на соблюдение условия (1.3):

 

     Режим работы транзистора, определяемый значениями тока покоя коллектора  I_к  и постоянной составляющей напряжения между коллектором и эмиттером  U_кэ , должен быть таким, чтобы во внешней нагрузке обеспечивалась заданная (номинальная) мощность сигнала а параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых значений. По мощности и заданному напряжению источника питания E₀ = -16 В  определяем режим работы выходного транзистора: 

       , (1.4) 

       , (1.5) 

где а=0,6…0,8 - коэффициент, учитывающий; что часть напряжения источника питания выделяется на резисторе цепи эмиттера, используемого для стабилизации режима работы, транзистора по постоянному току.

      Подставляя  известные значения E₀ и P_kpmax , имеем: 

 

      Применительно к выбираемому транзистору выходного  каскада должны выполняться следующие  неравенства:

              (1.6)

                     (1.7)

              (1.8)

     Для выбранного транзистора U_КЭmax=50 В; i_кmax=1 А; =135⁰С, R_пс=120 ⁰С/Вт, тогда

,

 

        Максимально допустимые значения P_kmax , U_кmax и i_кmax зависят от температуры перехода и условий охлаждения, определяемых величинами тепловых сопротивлений: промежутков переход - окружающая среда ( Rпс), переход - корпус (Rпк) корпус - окружающая среда ( Rкс ). При выборе выходного транзистора желательно обойтись без внешнего теплоотвода (радиатора). В этом случае:

,

    

 

      Таким образом, выбранный транзистор соответствует  основным требованиям выходного  каскада проектируемого усилительного  устройства, основные параметры транзистора КТ629А приведены ниже в таблице: 

     Таблица 1

     Основные  параметры транзистора КТ629А

 

      По  найденным значениям U_КЭ (1.4) и I_К (1.5) Найдем оптимальное сопротивление нагрузки выходного транзистора для переменного тока:

        (1.10) 

где - коэффициент использования коллекторного напряжения (для транзисторов средней и большой мощности  = 0,7...0,8, для маломощных транзисторов = 0,8...0,9); - коэффициент использования коллекторного тока ( = 0,8...0,95 ).

      Подставляя  числовые значения, имеем: 

 

      Вычислим  коэффициент трансформации выходного  трансформатора, КПД которого равен 1. 

        (1.11) 

      Вычисляя, подставляя R_Н = 535,885 и R₂=120, получим: 

 

      Проверим  выполнение условия: 

         (1.12)