Курсовая работа: Расчёт импульсного усилителя

В электронных устройствах транзисторы могут включаться по схеме с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Наилучшими усилительными свойствами (усиление тока, напряжения и мощности) обладает транзистор в схеме с ОЭ. В схеме с ОБ усиление мощности сравнительно меньше, чем в схеме с ОЭ. Кроме того, в схеме с ОБ транзистор имеет сравнительно малое входное и большое выходное сопротивление, что затрудняет согласование каскадов.

В схеме с ОК транзистор тоже обеспечивает меньшее усиление мощности. Однако в схеме с ОК транзистор имеет сравнительно большое входное и небольшое выходное сопротивления, и поэтому схема с ОК часто применяется в качестве согласующего каскада между источником сигнала с высокоомным выходным сопротивлением и низкоомной нагрузкой. Наиболее же часто в электронных устройствах применяется включение транзистора по схеме с ОЭ.

При разработке, изготовлении и эксплуатации полупроводниковых приборов следует принимать во внимание их специфические особенности. Высокая надежность радиоэлектронной аппаратуры может быть обеспечена только при учете таких факторов, как разброс параметров транзисторов, их температурная нестабильность и зависимость параметров от режима работы, а также изменение параметров транзисторов в процессе эксплуатации.

Под воздействием различных факторов окружающей среды некоторые параметры, характеристики и свойства транзисторов могут изменяться. Для герметичной защиты транзисторных структур от внешних воздействий служат корпуса приборов.

Все большее распространение получают так называемые бескорпусные транзисторы, предназначенные для использования в микросхемах и микросборках. Кристаллы таких транзисторов защищены специальным покрытием, но оно не дает дополнительной защиты от воздействия окружающей среды.

При конструировании устройств необходимо стремиться обеспечить их работоспособность в возможно более широких интервалах изменений важнейших параметров транзисторов. Разброс параметров и их изменение во времени при конструировании могут быть учтены расчетными методами или экспериментально - методом граничных испытаний.

1. Расчёт импульсного усилителя

1.1 Выбор схемы усилителя

Импульсный усилитель напряжения является предварительным усилителем сигнала, обеспечивающим нормальную работу УМ. Для расчета импульсного усилителя необходимо иметь следующие исходные данные:

напряжение питания E_k =8 (В);

входное напряжение U_вх =50 (мВ);

выходное напряжение U_вых =4 (В);

сопротивление нагрузки R_н =3 (кОм);

длительность импульса t_и =50 (мкс);

длительность фронта импульса t_ф =2 (мкс);

емкостное сопротивление нагрузки С_н =4 (пФ);

полярность импульса: отрицательный.

Общий требуемый коэффициент усиления:

K= - = - = 80;

Данный усилитель должен содержать 2 каскада. Коэффициент усиления на каждом каскаде

К1=10 и К2=8

Коэффициент усиления каскада характеризует статический коэффициент передачи тока h_21Э , который также характеризует усилительные свойства транзистора. Численное значение этого параметра показывает, во сколько раз ток коллектора больше вызвавшего его тока базы. Чем больше коэффициент h_21Э , тем большее усиление сигнала может обеспечить данный транзистор. При измерении этого параметра транзистор включают по схеме с ОЭ. Определяем требуемый коэффициент передачи базового тока транзистора в схеме с общим эмиттером:

(1)

где k_з - коэффициент запаса равный: 1,3, R_{вх. э} =h_11э =1000 Ом.

1.2 Выбор транзистора

Рассчитываем общий коэффициент усиления:

(2)

Для выбора транзистора также необходимо рассчитать его предельную частоту:

(3)

где t`_ф - длительность фронта импульса, приходящаяся на один каскад, рассчитываемая по формуле:

Исходя из этих параметров и учитывая, что на практике транзистор необходимо выбирать с большей предельной частотой, так как с повышением частоты входного сигнала коэффициент h_21э транзистора уменьшается, из справочника был выбран транзистор КТ315А, обладающий следующими характеристиками: