Реферат: Разработка и расчет электронного устройства

Таблица 1. Характеристики кремневого планарно-эпитаксиального полевого транзистора марки КП 303А

Наименование элемента	Значение	Единица измерения
Структура:	N-FET
Начальный ток стока Iсн ,	1,5	мА
Напряжение отсечки Uотс	1,2	В
Максимальное напряжение сток-исток Uси max	25	В
Максимальный ток сток-исток при 25 С Iси макс.	20	А
Максимальное напряжение затвор-исток Uзи макс.	3	В
Сопротивление канала в открытом состоянии Rси вкл .	-	мОм
Максимальная рассеиваемая мощность Pси макс.	0.2	Вт
Крутизна характеристики S	2	мА/В
Корпус	KT-112

Задаем значение тока стока в рабочем режиме, по условию I_са <I_сн , принимаем I_са =1мА. Из передаточной характеристики [1, рисунок 55, стр. 42] определяем требуемое напряжение затвор-исток, которое должно подаваться на затвор полевого транзистора для задания рабочей точки каскада: U_зиа =0,2В.

Находим величину сопротивления R_и , по формуле:

R_и = U_зиа /I_са ; (3)

R_и =0,2/10^-3 =200 Ом.

Выбор значения резистора R_з в значительной мере может быть произвольным, при этом надо помнить, что оно определяет входное сопротивление каскада, принимаем R_з =R_вх .

Производим расчет блокировочных конденсаторов по формулам:

С_вх ≥ 1/(2πf_н (R_г +R_вх )); (4)

С_вых ≥ 1/(2πf_н (R_вых +R_н )); (5)

где f_н - нижний предел частотной характеристики, Гц;

R_н - сопротивление нагрузки, Ом;

R_вых - выходное сопротивление каскада, R_вых =1/S;

R_вх - входное сопротивление каскада, R_вх = R_з ;

R_г - сопротивление источника сигнала, Ом;

R_вых =1/2,5·10^-3 =400 Ом;

С_вх =1/(2·3,14·95(1000+50000))=32·10^-9 Ф;

С_вых =1/(2·3,14·105 (400+40))=3,4·10^-6 Ф;

Принимаем стандартные большие значения: С_вх =33 нФ, С_вых =5 мФ.

Производим корректировку общего коэффициента усиления:

К_u ’=К_u /К_п ; (6)

где К_п - коэффициент передачи входного каскада;

К_п =U_s /(U_s +1); (7)

U_s =(2·|U_зиа |/|U_отс |)·√I_сн /I_са ; (8)

U_s =(2·0,2/1,2)·√1,5/1=0,4;

К_п =0,4/(0,4+1)=0,29;

К_u ’=9/0,29=31.

1.5. Расчет элементов активного фильтра

Поскольку f_в /f_н <5, то полосовой фильтр будем строить последовательного соединения двух узкополосных фильтров имеющих небольшой взаимный сдвиг частотных характеристик.

Определяем среднюю частоту настройки фильтра и относительную полосу пропускания:

f₀ =(f_в +f_н )/2; (9)

ΔΩ=(f_в -f_н )/f₀ ; (10)

f₀ =(105+95)/2=100 Гц;

ΔΩ=(105-95)/100=0,1;

По [2, таблица1, стр. 11] для фильтра Баттерворта 4-го порядка определяем коэффициенты аппроксимации. Для первого звена b₁ =0,7654 c₁ =1,0000, для второго звена b₂ =1,8478 c₂ =1,0000.

Для расчета коэффициента а, который находится из уравнения:

a² +(a·ΔΩ·b/c·(1+a² ))² +1/a² -2-(ΔΩ)² /c=0; (11)

была использована программа, текст которой приведен в приложение 1. По результатам программы, а=0,9547.

Вычисляем добротность фильтров, которые нужно включить последовательно:

Q=(1+a² )·c/(a·b·ΔΩ); (12)

Q₁ =(1+0,9547² )·1,0000/(0,9547·0,7654·0,1)=26,158;

Q₂ =(1+0,9547² )·1,0000/(0,9547·1,8478·0,1)=10,835.