Электрический расчёт схемы усилителя
Курсовая работа
по дисциплине “Схемотехника аналоговых электронных устройств”
Транзисторный усилитель с парралельной коррекцией
выполнил:
к-т 342 группы Кучеренко Е.В.
проверил:
преподаватель Шаров В.П.
Санкт – Петербург 2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Задание на курсовую работу ………………………………………….3
2. Принципиальная схема усилителя ….………………………………...4
3. Выражение нормированной комплексной передаточной функции усилителя ……………………………………………………………….5
4. Теоретическая часть – анализ и оптимизация параметров схемы усилителя методом круговых диаграмм в области верхних частот…………………………..………………………..……..….5
5. Электрический расчёт схемы усилителя по постоянному току.……………………………………………………………...11
6. Электрический расчёт схемы усилителя по переменному току ………………………………………………………………..……..11
7. Расчёт усилительного каскада ………………………………….…………………………………….12
8. Спецификация к принципиальной схеме ………………………………………………………………………...13
9. График АЧХ .……………………………………………………..14
10. График ФЧХ ……..………………..……………………………..15
11. Годограф …..……………………………………………………....16
12. Используемая литература ………………………..………..…..17
ГМА им. адм. С.О. Макарова
Кафедра Радиоэлектроники
Задание
На курсовую работу с элементами научного исследования по дисциплине
«Схемотехника аналоговых электронных устройств» курсанту Кучеренко Е. В. 342 группы:
Тип усилителя: транзисторный усилитель с параллельной коррекцией.
Исходные данные для анализа и расчёта:
1. Переменный параметр n, постоянные значения параметров с1,d 0
2. Тип транзистора ГТ308Б
3. Напряжение источника питания Ек=12 В
4. Интервал рабочих температур tmin=-250C
tmax=+40 0C
5. Коэффициент стабильности S=10
6. Сопротивление источника сигнала RГ=0,7 кОм
7. Сопротивление нагрузки RН’=7 кОм
8. Ёмкость нагрузки СН=15 пФ
Принципиальная схема транзисторного усилителя
С параллельной коррекцией
Типовые значения параметров транзистора ГТ308Б при t=(20±5)ºC:
0=85
rб=80 Ом
Ск=5 пФ
=0,114 мкс
Iко=2 мкА
Выражение нормированной комплексной передаточной функции усилителя
Метод круговых диаграмм основан на представлении комплексной передаточной функции линейной электрической цепи в виде уравнения окружности в векторной форме относительно некоторого переменного действительного параметра.
(1)
где p – переменный действительный параметр; 
- комплексные полиномы с вещественными коэффициентами, не зависящими от p.
Построение круговой диаграммы осуществляется по вектору центра 
и радиусу окружности 
, выраженным через комплексные постоянные векторного уравнения (1).
(2) 
(3)
где 
- комплексные полиномы сопряжённые комплексам А и В соответственно, 
- радиус окружности
Нормированная комплексная передаточная характеристика линейной электрической цепи, представленная в общем виде:
Частный случай при 
=0:
тогда 
и 
Нормированная комплексная передаточная характеристика линейной электрической цепи для транзистора с параллельной коррекцией:
(4)
– комплексный коэффициент усиления
K0 – коэффициент усиления на средних частотах
x – нормированная частота
n – параметр коррекции
e, c, d – постоянные собственные параметры схемы и электронного прибора
Из сопоставления уравнений (1) и (4) при p=n следует, что комплексные полиномы 
соответственно равны:
тогда 
| x | m | r |
| 0.1 | 43.962-i9.396 | 43.966 |
| 0.2 | 10.998-i4.698 | 10.995 |
| 0.3 | 4.885-i3.132 | 4.889 |
| 0.4 | 2.748-i2.349 | 2.752 |
| 0.5 | 1.758-i1.880 | 1.752 |
| 0.6 | 1.221-i1.570 | 1.225 |
| 0.7 | 0.897-i1.340 | 0.901 |
| 0.8 | 0.687-i1.175 | 0.691 |
| 0.9 | 0.543-i1.044 | 0.547 |
| 0.441-i0.940 | 0.444 | |
| 1.1 | 0.363-i0.854 | 0.367 |
| 1.2 | 0.305-i0.783 | 0.309 |
| 1.3 | 0.260-i0.723 | 0.264 |
| 1.4 | 0.224-i0.671 | 0.228 |
| 1.5 | 0.195-i0.626 | 0.199 |
| 1.6 | 0.172-i0.587 | 0.176 |
| 1.7 | 0.152-i0.553 | 0.156 |
| 1.8 | 0.136-i0.552 | 0.014 |
| 1.9 | 0.122-i0.495 | 0.126 |
| 0.110-i0.470 | 0.114 | |
| 2.1 | 0.100-i0.447 | 0.104 |
| 2.2 | 0.091-i0.427 | 0.095 |
| 2.3 | 0.083-i0.409 | 0.087 |
| 2.4 | 0.076-i0.392 | 0.008 |
| 2.5 | 0.070-i0.376 | 0.074 |
| 2.6 | 0.065-i0.361 | 0.069 |
| 2.7 | 0.060-i0.348 | 0.064 |
| 2.8 | 0.056-i0.336 | 0.06 |
| 2.9 | 0.052-i0.324 | 0.056 |
| 0.049-i0.313 | 0.053 | |
| 3.1 | 0.046-i0.303 | 0.05 |
| 3.2 | 0.043-i0.294 | 0.047 |
| 3.3 | 0.040-i0.085 | 0.044 |
| 3.4 | 0.038-i0.276 | 0.042 |
| 3.5 | 0.036-i0.268 | 0.04 |
| 3.6 | 0.034-i0.261 | 0.38 |
| 3.7 | 0.032-i0.254 | 0.036 |
| 3.8 | 0.030-i0.247 | 0.064 |
| 3.9 | 0.029-i0.241 | 0.033 |
| 0.027-i0.235 | 0.031 | |
| 4.1 | 0.026-i0.229 | 0.03 |
| 4. 2 | 0.025-i0.224 | 0.029 |
| 4.3 | 0.024-i0.219 | 0.028 |
| 4.4 | 0.023-i0.214 | 0.027 |
| 4.5 | 0.022-i0.209 | 0.026 |
| 4.6 | 0.021-i0.204 | 0.025 |
| 4.7 | 0.020-i0.200 | 0.024 |
| 4.8 | 0.019-i0.196 | 0.023 |
| 4.9 | 0.018-i0.192 | 0.022 |
| 0.018-i0.188 | 0.021 |
Максимальное значение верхней нормированной граничной частоты, в которой окружность касается уровня 0,707 в одной точке:
x0.707max=1.743
Оптимальное значение параметра на окружности при x= x0.707max в точке пересечения с уровнем 0,707
| n | m1 |
| 0.5 | |
| 0.5 | -0.963-i0.839 |
| -0.245-i0.428 | |
| 1.5 | -0.140-i0.367 |
| -0.099-i0.343 | |
| 2.5 | -0.076-i0.330 |
| -0.062-i0.322 | |
| 3.5 | -0.052-i0.317 |
| -0.045-i0.313 | |
| 4.5 | -0.040-i0.309 |
| -0.035-i0.307 |
Оптимальное значение параметра n на окружности при m при x= x0.707max в точке касания с уровнем 0,707
nопт=0.963
Так же можно получить аналитически:
0,6410,82
АЧХ
ФЧХ
| n=0,6 | nопт=1,36 | n=2,5 | |||||||||
| x | Re | Im | x | Re | Im | x | Re | Im | |||
| 0,1 | -0,08 | 0,1 | 1,01 | -0,04 | 0,1 | 1,04 | 0,03 | ||||
| 0,2 | 0,98 | -0,16 | 0,2 | 1,03 | -0,09 | 0,2 | 1,13 | 0,01 | |||
| 0,3 | 0,96 | -0,24 | 0,3 | 1,07 | -0,16 | 0,3 | 1,26 | -0,09 | |||
| 0,4 | 0,93 | -0,31 | 0,4 | 1,09 | -0,26 | 0,4 | 1,35 | -0,3 | |||
| 0,5 | 0,88 | -0,38 | 0,5 | 1,08 | -0,39 | 0,5 | 1,31 | -0,57 | |||
| 0,6 | 0,83 | -0,44 | 0,6 | 1,03 | -0,53 | 0,6 | 1,15 | -0,79 | |||
| 0,7 | 0,77 | -0,5 | 0,7 | 0,93 | -0,64 | 0,7 | 0,93 | -0,9 | |||
| 0,8 | 0,7 | -0,54 | 0,8 | 0,81 | -0,72 | 0,8 | 0,73 | -0,92 | |||
| 0,9 | 0,63 | -0,57 | 0,9 | 0,68 | -0,76 | 0,9 | 0,57 | -0,89 | |||
| 0,57 | -0,59 | 0,56 | -0,76 | 0,45 | -0,84 | ||||||
| 1,1 | 0,5 | -0,59 | 1,1 | 0,46 | -0,74 | 1,1 | 0,36 | -0,79 | |||
| 1,2 | 0,44 | -0,59 | 1,2 | 0,38 | -0,71 | 1,2 | 0,29 | -0,73 | |||
| 1,3 | 0,38 | -0,58 | 1,3 | 0,31 | -0,68 | 1,3 | 0,24 | -0,68 | |||
| 1,4 | 0,33 | -0,57 | 1,4 | 0,26 | -0,64 | 1,4 | 0,2 | -0,64 | |||
| 1,5 | 0,29 | -0,55 | 1,5 | 0,22 | -0,6 | 1,5 | 0,17 | -0,6 | |||
| 1,6 | 0,26 | -0,53 | 1,6 | 0,19 | -0,57 | 1,6 | 0,15 | -0,56 | |||
| 1,7 | 0,22 | -0,51 | 1,7 | 0,16 | -0,54 | 1,7 | 0,13 | -0,53 | |||
| 1,8 | 0,2 | -0,49 | 1,8 | 0,14 | -0,51 | 1,8 | 0,11 | -0,5 | |||
| 1,9 | 0,17 | -0,47 | 1,9 | 0,12 | -0,48 | 1,9 | 0,1 | -0,47 | |||
| 0,15 | -0,45 | 0,11 | -0,46 | 0,09 | -0,45 | ||||||
| 2,1 | 0,14 | -0,43 | 2,1 | 0,1 | -0,44 | 2,1 | 0,08 | -0,43 | |||
| 2,2 | 0,12 | -0,42 | 2,2 | 0,09 | -0,42 | 2,2 | 0,07 | -0,41 | |||
| 2,3 | 0,11 | -0,4 | 2,3 | 0,08 | -0,4 | 2,3 | 0,07 | -0,39 | |||
| 2,4 | 0,1 | -0,38 | 2,4 | 0,07 | -0,38 | 2,4 | 0,06 | -0,37 | |||
| 2,5 | 0,09 | -0,37 | 2,5 | 0,06 | -0,36 | 2,5 | 0,06 | -0,36 | |||
| 2,6 | 0,08 | -0,35 | 2,6 | 0,06 | -0,35 | 2,6 | 0,05 | -0,34 | |||
| 2,7 | 0,07 | -0,34 | 2,7 | 0,05 | -0,34 | 2,7 | 0,05 | -0,33 | |||
| 2,8 | 0,07 | -0,33 | 2,8 | 0,05 | -0,32 | 2,8 | 0,04 | -0,32 | |||
| 2,9 | 0,06 | -0,32 | 2,9 | 0,05 | -0,31 | 2,9 | 0,04 | -0,31 | |||
| 0,06 | -0,31 | 0,04 | -0,3 | 0,04 | -0,3 | ||||||
| 3,1 | 0,05 | -0,3 | 3,1 | 0,04 | -0,29 | 3,1 | 0,04 | -0,29 | |||
| 3,2 | 0,05 | -0,29 | 3,2 | 0,04 | -0,28 | 3,2 | 0,03 | -0,28 | |||
| 3,3 | 0,04 | -0,28 | 3,3 | 0,03 | -0,27 | 3,3 | 0,03 | -0,27 | |||
| 3,4 | 0,04 | -0,27 | 3,4 | 0,03 | -0,27 | 3,4 | 0,03 | -0,26 | |||
| 3,5 | 0,04 | -0,26 | 3,5 | 0,03 | -0,26 | 3,5 | 0,03 | -0,25 | |||
| 3,6 | 0,04 | -0,25 | 3,6 | 0,03 | -0,25 | 3,6 | 0,03 | -0,25 | |||
| 3,7 | 0,03 | -0,25 | 3,7 | 0,03 | -0,24 | 3,7 | 0,02 | -0,24 | |||
| 3,8 | 0,03 | -0,24 | 3,8 | 0,03 | -0,24 | 3,8 | 0,02 | -0,23 | |||
| 3,9 | 0,03 | -0,23 | 3,9 | 0,02 | -0,23 | 3,9 | 0,02 | -0,23 | |||
| 0,03 | -0,23 | 0,02 | -0,22 | 0,02 | -0,22 | ||||||
| 4,1 | 0,03 | -0,22 | 4,1 | 0,02 | -0,22 | 4,1 | 0,02 | -0,22 | |||
| 4,2 | 0,02 | -0,22 | 4,2 | 0,02 | -0,21 | 4,2 | 0,02 | -0,21 | |||
| 4,3 | 0,02 | -0,21 | 4,3 | 0,02 | -0,21 | 4,3 | 0,02 | -0,21 | |||
| 4,4 | 0,02 | -0,21 | 4,4 | 0,02 | -0,2 | 4,4 | 0,02 | -0,2 | |||
| 4,5 | 0,02 | -0,2 | 4,5 | 0,02 | -0,2 | 4,5 | 0,02 | -0,2 | |||
| 4,6 | 0,02 | -0,2 | 4,6 | 0,02 | -0,19 | 4,6 | 0,02 | -0,19 | |||
| 4,7 | 0,02 | -0,19 | 4,7 | 0,02 | -0,19 | 4,7 | 0,01 | -0,19 | |||
| 4,8 | 0,02 | -0,19 | 4,8 | 0,02 | -0,19 | 4,8 | 0,01 | -0,19 | |||
| 4,9 | 0,02 | -0,19 | 4,9 | 0,01 | -0,18 | 4,9 | 0,01 | -0,18 | |||
| 0,02 | -0,18 | 0,01 | -0,18 | 0,01 | -0,18 | ||||||
| n=0,6 | nопт=1,36 | n=2,5 | |||||||||
| x | АЧХ | ФЧХ | x | АЧХ | ФЧХ | x | АЧХ | ФЧХ | |||
| 0,1 | -4,57 | 0,1 | 1,01 | -2,06 | 0,1 | 1,04 | 1,52 | ||||
| 0,2 | 0,99 | -9,18 | 0,2 | 1,04 | -4,7 | 0,2 | 1,13 | 0,64 | |||
| 0,3 | 0,99 | -13,84 | 0,3 | 1,08 | -8,43 | 0,3 | 1,27 | -4,06 | |||
| 0,4 | 0,98 | -18,57 | 0,4 | 1,12 | -13,49 | 0,4 | 1,38 | -12,53 | |||
| 0,5 | 0,96 | -23,35 | 0,5 | 1,15 | -19,84 | 0,5 | 1,43 | -23,35 | |||
| 0,6 | 0,94 | -28,13 | 0,6 | 1,16 | -27,09 | 0,6 | 1,39 | -34,35 | |||
| 0,7 | 0,92 | -32,86 | 0,7 | 1,14 | -34,62 | 0,7 | 1,29 | -43,92 | |||
| 0,8 | 0,89 | -37,46 | 0,8 | 1,09 | -41,81 | 0,8 | 1,17 | -51,55 | |||
| 0,9 | 0,85 | -41,86 | 0,9 | 1,02 | -48,24 | 0,9 | 1,06 | -57,43 | |||
| 0,81 | -46 | 0,95 | -53,74 | 0,95 | -61,95 | ||||||
| 1,1 | 0,77 | -49,84 | 1,1 | 0,87 | -58,34 | 1,1 | 0,87 | -65,44 | |||
| 1,2 | 0,74 | -53,37 | 1,2 | 0,81 | -62,12 | 1,2 | 0,79 | -68,2 | |||
| 1,3 | 0,7 | -56,56 | 1,3 | 0,75 | -65,24 | 1,3 | 0,72 | -70,42 | |||
| 1,4 | 0,66 | -59,44 | 1,4 | 0,69 | -67,82 | 1,4 | 0,67 | -72,23 | |||
| 1,5 | 0,62 | -62,01 | 1,5 | 0,64 | -69,96 | 1,5 | 0,62 | -73,74 | |||
| 1,6 | 0,59 | -64,3 | 1,6 | 0,6 | -71,76 | 1,6 | 0,58 | -75 | |||
| 1,7 | 0,56 | -66,35 | 1,7 | 0,56 | -73,28 | 1,7 | 0,54 | -76,08 | |||
| 1,8 | 0,53 | -68,16 | 1,8 | 0,53 | -74,57 | 1,8 | 0,51 | -77,01 | |||
| 1,9 | 0,5 | -69,78 | 1,9 | 0,5 | -75,69 | 1,9 | 0,48 | -77,82 | |||
| 0,48 | -71,22 | 0,47 | -76,66 | 0,46 | -78,54 | ||||||
| 2,1 | 0,45 | -72,51 | 2,1 | 0,45 | -77,51 | 2,1 | 0,43 | -79,17 | |||
| 2,2 | 0,43 | -73,65 | 2,2 | 0,42 | -78,25 | 2,2 | 0,41 | -79,73 | |||
| 2,3 | 0,41 | -74,68 | 2,3 | 0,4 | -78,92 | 2,3 | 0,4 | -80,24 | |||
| 2,4 | 0,4 | -75,61 | 2,4 | 0,39 | -79,51 | 2,4 | 0,38 | -80,7 | |||
| 2,5 | 0,38 | -76,44 | 2,5 | 0,37 | -80,04 | 2,5 | 0,36 | -81,11 | |||
| 2,6 | 0,36 | -77,2 | 2,6 | 0,35 | -80,52 | 2,6 | 0,35 | -81,49 | |||
| 2,7 | 0,35 | -77,88 | 2,7 | 0,34 | -80,95 | 2,7 | 0,33 | -81,84 | |||
| 2,8 | 0,34 | -78,5 | 2,8 | 0,33 | -81,35 | 2,8 | 0,32 | -82,16 | |||
| 2,9 | 0,32 | -79,07 | 2,9 | 0,32 | -81,71 | 2,9 | 0,31 | -82,45 | |||
| 0,31 | -79,59 | 0,3 | -82,04 | 0,3 | -82,73 | ||||||
| 3,1 | 0,3 | -80,06 | 3,1 | 0,29 | -82,35 | 3,1 | 0,29 | -82,98 | |||
| 3,2 | 0,29 | -80,49 | 3,2 | 0,28 | -82,63 | 3,2 | 0,28 | -83,21 | |||
| 3,3 | 0,28 | -80,9 | 3,3 | 0,28 | -82,89 | 3,3 | 0,27 | -83,43 | |||
| 3,4 | 0,27 | -81,27 | 3,4 | 0,27 | -83,13 | 3,4 | 0,26 | -83,64 | |||
| 3,5 | 0,27 | -81,61 | 3,5 | 0,26 | -83,36 | 3,5 | 0,26 | -83,83 | |||
| 3,6 | 0,26 | -81,93 | 3,6 | 0,25 | -83,57 | 3,6 | 0,25 | -84,01 | |||
| 3,7 | 0,25 | -82,22 | 3,7 | 0,24 | -83,77 | 3,7 | 0,24 | -84,19 | |||
| 3,8 | 0,24 | -82,5 | 3,8 | 0,24 | -83,95 | 3,8 | 0,24 | -84,35 | |||
| 3,9 | 0,24 | -82,75 | 3,9 | 0,23 | -84,13 | 3,9 | 0,23 | -84,5 | |||
| 0,23 | -82,99 | 0,23 | -84,29 | 0,22 | -84,64 | ||||||
| 4,1 | 0,22 | -83,22 | 4,1 | 0,22 | -84,45 | 4,1 | 0,22 | -84,78 | |||
| 4,2 | 0,22 | -83,43 | 4,2 | 0,21 | -84,6 | 4,2 | 0,21 | -84,91 | |||
| 4,3 | 0,21 | -83,63 | 4,3 | 0,21 | -84,74 | 4,3 | 0,21 | -85,03 | |||
| 4,4 | 0,21 | -83,81 | 4,4 | 0,2 | -84,87 | 4,4 | 0,2 | -85,15 | |||
| 4,5 | 0,2 | -83,99 | 4,5 | 0,2 | -84,99 | 4,5 | 0,2 | -85,26 | |||
| 4,6 | 0,2 | -84,16 | 4,6 | 0,2 | -85,11 | 4,6 | 0,19 | -85,37 | |||
| 4,7 | 0,19 | -84,32 | 4,7 | 0,19 | -85,23 | 4,7 | 0,19 | -85,47 | |||
| 4,8 | 0,19 | -84,46 | 4,8 | 0,19 | -85,33 | 4,8 | 0,19 | -85,57 | |||
| 4,9 | 0,19 | -84,61 | 4,9 | 0,18 | -85,44 | 4,9 | 0,18 | -85,66 | |||
| 0,18 | -84,74 | 0,18 | -85,54 | 0,18 | -85,75 | ||||||
Электрический расчёт схемы усилителя