2. Расчёт
структурной
схемы.
Амплитуда
входного и
выходного
тока:
Iвх m
= Uвх m
/ Rист;
Iвх m
= 0,0015 /510-3
= 3 мкА;
Iвых
m = Uвых
m / Rист
;
Iвых
m
= 0,25 / 50
= 5
мА;
Определим
общий коэффициент
усиления:
Кт
общ = Iвых
m / Iвх
m;
Кт
общ = 0,005 / 310-6
= 1666;
Полярность
входного сигнала
должна соответствовать
полярности
выходного,
поэтому число
каскадов видео
усилителя
должно быть
чётным.
Табл.1
N
|
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
Кр
|
Сотни
раз |
Тысячи
раз |
Десятки
тысяч раз |
Сотни
тысяч раз |
Согласно
таблице 1 выбираем
количество
каскадов, исходя
из рассчитываемого
коэффициента
усиления, учитывая,
что количество
каскадов должно
быть полным:
N
= 2;
Проверяем
возможность
усиления двумя
каскадами:
Кт необх
= Кт общ
/ Кт ок
;
Кт необх
= 1666 / 50 = 33
Для согласования
со входом предающей
трубкой нужно
добавить эмиттерный
повторитель.
Обычно транзистор
в промежуточном
каскаде включают
по схеме с общим
эмиттером.
Полоса пропускания
каскада с ОЭ
зависит от
граничной
частоты fh21б
(граничная
частота усиления
потоку). В каскадах
применяется
эмиттерная
высокочастотная
коррекция,
поэтому полоса
пропускания
будет также
зависеть от
наличия этой
коррекции, от
глубины отрицательной
обратной связи
и коэффициента
коррекции.
Отрицательная
обратная связь
расширяет
полосу пропускания,
но уменьшает
коэффициент
усиления по
мощности предыдущего
каскада. При
использовании
в предварительных
каскадах транзисторов
с низкой граничной
частотой fh21б
для получения
требуемой
полосы пропускания
приходиться
увеличивать
число каскадов.
Исходя
из заданных
условий, выбираем
транзистор:
КТ312Б
– n-p-n.
Табл.2
h21e
|
25-100 |
к
|
500 пс |
Uкэ
нас
|
0,18 В |
Пт
|
50 МГц |
fт
|
120 МГц |
h21э
|
30 |
Iк
доп
|
30 мА |
iэб0
|
0,1 мкА |
Ск
|
5 пФ |
rб
|
80 Ом |
iкб0
доп
|
0,2 мкА |
Uкэм
|
30 В |
Рк
|
225 мВт |
Uкэ
м
|
30 В |
Uбэ
нас
|
0,83 В |
rб
|
80 Ом |
Граничная
частота транзистора
равна:
fh21б
= mfт ;
fh21б
= 1,6120 = 192 МГц
,
где m для
диффузионных
транзисторов
равен 1,6.
Рассчитываем
коэффициент
усиления по
току промежуточного
каскада:
Кт
пк = (0,2h21э)2Nобщ
– 1 ;
Кт
пк = (0,250)2(2-1)
= 100 ;
Очевидно,
что требуемое
Кт пк необх
= 100 от двух каскадов
промежуточного
усиления получить
можно.
Произведём
распределение
допустимых
на весь видео
усилитель
частотных
искажений Мн
и Мв между
его цепями:
Табл.3.
Наименование
каскадов и
цепей
|
Допустимые
искажения в
дБ.
|
НЧ
|
ВЧ
|
Выходная
цепь ЭП |
0 |
0 |
Входная
цепь ЭП |
0,5 |
0,7 |
Цепь
эмиттерной
стабилизации
2 каскада |
0,35 |
0,3 |
Входная
цепь 2 каскада |
0,7 |
0,75 |
Цепь
эмиттерной
стабилизации
1 каскада |
0,35 |
0,1 |
Входная
цепь ВУ |
0,7 |
0,75 |
Всего:
|
2,6
|
2,6
|
Рис. 1. Структурная
схема видео
усилителя
3
.
Расчёт эмиттерного
повторителя,
работающего
на кабель.
Находим
необходимый
размах эмиттерного
тока:
Iэ
= Uвых
/ Rн;
Iэ
= 0,25 / 50 = 0,005 А = 5 мА;
Максимальный
ток коллектора:
iк
мах = 3Iэ;
iк
мах = 35
= 15 мА;
Необходимая
граничная
частота усиления:
fh21б
(10…20)Fв;
fh21б
206
= 120 МГц;
Выбираем
транзистор
для оконечного
каскада: ГТ
308Б
Табл.4
h21э
|
50-120 |
fT
|
120МГц |
ik
max
|
50
мА |
CK
|
8пФ |
rб
|
50 Ом |
rэ
|
2.6 Ом |
Uкэ
мах
|
12 В |
Uкб
мах
|
20 В |
Pk
max
|
150
мВт |
Тп
|
55
С
|
|
|
|
|
Определим
напряжение
источника
коллекторного
питания 2,8 В:
Ек
i k maxRн
+ ек
ост;
Ек
1550
+ 0,7 = 1,45 В;
Принимаем
стандартное
значение напряжения
источника
ЕК=1,5
В
13. Определяем
средний ток
коллектора:
Icр
= Ек
/ 2Rн
;
Icр
= 1,5 / 100 = 0,015 А = 15 мА;
14. Максимальная
рассеиваемая
мощность на
коллекторе:
Рк
= Iк
ср
Ек ;
Рк
= 0,0151,5
= 0,0225 Вт ;
Строим
статические
характеристики
транзистора
и определяем
режим работы
(см. приложение).
По
статическим
характеристикам
определяем
токи коллектора:
I
к
max = 15 мА;
I
k min = 5 мА
;
Iк
0 = 10 мА;
17. По выходным
статическим
характеристикам
определяем
токи базы и
напряжения
эмиттер – база
:
I
б
max = 0,3 мА
;
I
б
min = 0,1 мА
;
I
б0
= 0,2 мА
;
Uбэ
max
= 0,2 В;
Uбэ
min
= 0,12 В;
Uбэ0
= 0,15 В;
Рассчитываем
параметры
эквивалентной
схемы транзистора
в рабочей точке:
С к =
Ск спр3
U
кэ опр
/ U
кэ0 ;
С к =
8
3
12 /0,7 = 20,6 пФ ;
rэ
= 26 / I к0
;
rэ
= 26 / 14 = 1,8 Ом;
18.
Определяем
диффузионную
ёмкость:
С
эд = 1 / 2f
h21бrэ
;
С
эд = 1 / 23,141201062,6
= 5,110-10
Ф;
19.
Определим
время обратной
связи:
к
= rб
Ск ;
к
= 508
= 400 пс;
20. Входное
сопротивление
транзистора
по схеме с общим
эмиттером:
Rвх
оэ = rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;
Rвх
оэ = 50 +2,6(1 + 77) = 252,8 Ом
;
Крутизна
характеристики
эмиттерного
тока:
Sэ
= 1 + h21э
/ rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;
Sэ
= 78 / 252,8 = 0,301 А/В;
22. Определяем
величину сквозной
характеристики
эмиттерного
тока:
Sэ
скв = 1 + h21э
/ Rиэ
+ rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;
Sэ
скв = 78 / 1000 + 252,8 =
0,06 А/В ,
считаем ,
что эквивалентное
сопротивление
источника Rиэ
= Rк
пр = 1000 Ом ;
Определяем
коэффициент
передачи эмиттерного
повторителя:
Кэп
= SэRн
/ 1 + SэRн
;
Кэп
= 0,30150
/ 1 + (0,30150)
= 0,94 ;
2
3.
Входное сопротивление
ЭП:
Rвх
эп = Rвх
оэ (1 + SэRн)
;
Rвх
эп = 252,8(1 + 0,30150)
= 4057,44 Ом ;
24. Рассчитываем
выходное
сопротивление
:
Rвых
= 1 / Sэ
скв ;
Rвых
= 1 / 0,06 = 17 Ом ;
Строим
входную вольт-амперную
характеристику
транзистора
и отмечаем
рабочую точку
(см приложение).
26. Рассчитываем
цепь температурной
стабилизации
режима :
T
n
max
= Т0 окр max
+ РрасRпс
;
T
n
max
= 30 + 15010-30,225
= 30,03С
,
Если
T n
max
T n
спр , то
радиатор не
нужен.
Принимаем
температуру
переходов
минимальную
T
n min = 10С
;
27.
Рассчитываем
максимальное
и минимальное
значение напряжения
база-эмиттер
:
Uбэ
max = Uбэ0
+ 0,0022(20 - T n
min) ;
Uбэ
max
= 0,15 + 0,0022(20 - 10) = 0,172 В ;
Uбэ
min = Uбэ0
- 0,0022(T n max
- 20 ) ;
Uбэ
min
= 0,15 – 0,0022(30,03 - 20) = 0,13 В ;
28.
Принимаем
сопротивление
резистора в
цепи базы :
R
д2 = (3 – 5)Rк
пр = 4000 Ом ;
29. Рассчитываем
сопротивление
делителя R
д1 :
R
д1 = R
д2 (h21э
min
/ (1 + h21э
min))(Е
ист
- Uбэ
max
) – Rэ
ст I
k
min
(Rэ
ст
+ R
д2
)I k min–(h21э
min /1+h21э
min)( I
k0 min R
д2-Uбэ
max) R
д1
R
д1
=(4000(50/51)(1,5–0,172) -50510-3)/(4050510-3-(50
/51)19,58)
=5190 Ом ;
30.
Определяем
эквивалентное
сопротивление
делителя :
R
д = R
д1R
д2 / R
д1 + R
д2 ;
R
д = 51904000
/ 5190 +4000 = 2260 Ом ;
31. Так как Rвх
эп R
д , то коллекторная
цепь ПОК включается
в ОК без разделительного
конденцатора
и делителя в
цепи базы..
4
.Расчёт
ПОК видео усилителя
32. Определяем
напряжения
эмиттер - земля
и база - земля
электронного
прибора в точке
покоя , то есть
проверяем
возможность
получения от
предыдущего
каскада напряжения
и тока видеосигнала
:
U
эз0 = Iк
0Rн
;
U
эз0 = 1010-350
= 0,5 В ;
U
бз0
= -( U эз0
+ Uбэ0
) ;
U
бз0 = - (0,5 + 0,15) = -0,65 В
;
33.
Размах тока
базы электронного
прибора :
I
б
= I
э
/ 1 + h21э
;
I
б
= 510-3
/ 78 = 64 мкА
;
34.
Размах тока
в цепи коллектора
:
I
к пр = I
б(Rвх
эп / Rкпр)
;
I
к пр = 6410-6
(4057 / 1000) = 0,026 мА ;
35.
Определяем
ток покоя транзистора
ПОК :
I
к0 пр = 2I
к пр ;
I
к0 пр = 20,0026
= 0,052 мА ;
36. Определяем
падение напряжения
на резисторе
Rк
:
URк
пр = I
к0 пр Rк
пр ;
URк
пр = 0,05210-31000
= 0,052 В ;
37. Е ист
= 1,5 В, то напряжение
на резисторе
развязывающего
фильтра :
URф
пр = Еист
-
U
кз пр + URк
пр
;
URф
пр = 1,5 - -0,65
+ 0,052
= 0,9 В ;
38.
Определяем
сопротивление
резистора
фильтра :
Rф
пр = URф
пр / I
э0 пр ;
Rф
пр = 0,9 / 0,05210-3
= 17307 Ом ;
Принимаем
стандарт ОМЛТ
– 0,125 Rф
пр=18 кОм ;
5
.Рассчёт
и построение
сквозной динамической
характеристики
39.
Рассчитываем
сквозную динамическую
характеристику
транзистора
:
U
вых = f(Е
иэ) ;
U
вых = f(U
вх) ;
Данный расчёт
сведём в таблицу.
Рассчитываем
токи эмиттера
:
i
э1
= i к1
+ i
б1
= 3 + 0,08 = 3,08 мА
;
i
э2
= i к2
+ i
б2
= 5 + 0,1 = 5,1 мА
;
i
э3
= i к3
+ i
б3
= 10 + 0,2 = 10,15 мА
;
i
э4
= i к4
+ i
б4
= 13 + 0,25 = 13,17 мА
;
i
э5
= i к5
+ i
б5
= 15 + 0,3 = 15,2 мА
;
i
э6
= i к6
+ i
б6
= 16 + 0,35 = 16,22 мА
;
Рассчитываем
напряжения
эмиттер-земля
:
U
эз1 = i
э1Rэ
= 0,0030850
= 0,154 В;
U
эз2 = i
э2Rэ
= 0,005150
= 0,256 В;
U
эз3 = i
э3Rэ
= 0,0101550
= 0,507 В;
U
эз4
= i э4Rэ
= 0,0131750
= 0,658 В;
U эз5
= i э5Rэ
= 0,015250
= 0,76 В;
U эз6
= i э6Rэ
= 0,0162250
= 0,81 В;
Рассчитываем
входные напряжения
:
U
вх1 = U
бэ1 + U
эз1 = 0,254 В;
U
вх2 = U
бэ2 + U
эз2 = 0,376 В;
U
вх3 = U
бэ3 + U
эз3 = 0,66 В;
U
вх4 = U
бэ4 + U
эз4 = 0,83 В;
U
вх5 = U
бэ5 + U
эз5 = 1,06 В;
U
вх6 = U
бэ6 + U
эз6 = 1,03 В;
Рассчитываем
напряжения
источник-земля
:
Е
из1 =
U
вх1 + iб1
R
из = 0,334 В;
Е
из2 =
U
вх2 + iб2
R
из = 0,476 В;
Е
из3 =
U
вх3 + iб3
R
из = 0,86В;
Е
из4 =
U
вх4 + iб4
R
из = 1,08 В;
Е
из5 =
U
вх5 + iб5
R
из = 1,36 В;
Е
из6 =
U
вх6 + iб6
R
из = 1,38 В;
Т
абл.
5
N
точек
|
I
к, мА
|
i
б
,мА
|
Uкэ,
В
|
U
бэ , В
|
i
э
, мА
|
U
эз , В
|
U
вх , В
|
Е из,
В
|
1 |
3 |
0,08 |
1,25 |
0,1 |
3,08 |
0,154 |
0,254 |
0,334 |
2 |
5 |
0,1 |
1,15 |
0,12 |
5,12 |
0,256 |
0,376 |
0,476 |
3 |
10 |
0,2 |
0,6 |
0,15 |
10,15 |
0,507 |
0,66 |
0,86 |
4 |
13 |
0,25 |
0,25 |
0,17 |
13,17 |
0,658 |
0,83 |
1,08 |
5 |
15 |
0,3 |
0 |
0,2 |
15,2 |
0,760 |
1,06 |
1,36 |
6 |
16 |
0,35 |
0 |
0,22 |
16,22 |
0,811 |
1,03 |
1,38 |
40. По сквозной
динамической
характеристике
определяем
коэффициент
передачи транзистора
:
К’ср эп
= U
вых max
- U
вых рт / U
вх max
- U
вх рт ;
К’ср эп
= 0,811 – 0,507 / 1,06 – 0,66 = 0,76
К’ср
эп = U
вых рт - U
вых min
/ U
вх рт - U
вх min
;
К’ср
эп =
0,507 - 0,154
/ 0,66 – 0,254 = 0,869 ;
Содержание Развёрнутое
техническое
задание……………………….….……3 Введение……………………………………………………..…….4
Расчёт
структурной
схемы……………………………………….5
Расчёт
ЭП, работающего
на кабель………………………….…..8
Расчёт
ПОК видео
усилителя…………………………………...11
Расчёт
и построение
сквозной
динамической
хар-ки…………12
Заключение……………………………………………………….14 Список
литературы………………………………………………15 Приложение………………………………………………………16
Задание для
курсового
проектирования
п
о
курсу
“Телевидение”
у
чащемуся
дневного
отделения
курса 3 группы
РРТ-01
колледжа
«Энтел» при
Алматинском
институте
энергетики
и связи
Луганскому
Денису Николаевичу.
Т
ема
задания: Расчёт
видео усилителя.
Исходные
данные:
Передающая
трубка……………………………..
ЛИ-420
Полоса
частот……………………………………50
Гц-6 МГц
Искажения
на fmax
не более……………………..15
%
Выходной
сигал………………………………….0,25
В
Размер
мишени……………………..……………9,512,7
мм
Разрешающая
способность
в центре……………600
Сопротивление
нагрузки…………………………50
Ом
Сопротивление
источника……………………….5
кОм
Мн
= Мв
…………………………………………..
2,6
Выходная
ёмкость………………………………..8
пФ
При
выполнении
курсового
проекта должны
быть представлены:
Введение
1. Расчёт
структурной
схемы и определение
числа каскадов
пред усилителя;
Электрический
расчёт эмиттерного
повторителя,
работающего
на кабель.
3. Электрический
расчёт пред
оконечного
каскада.
4. Расчёт и
построение
динамической
характеристики.
Расчёт коэффициента
передачи пред
оконечного
каскада.
Заключение
Приложение
Список
используемой
|