Ввод и подготовка схемы

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Исследование шумовых и температурных свойств усилительного каскада

 

Вариант 6

 

 

Руководитель ________ Ф.Г. Зограф

подпись, дата инициалы, фамилия

Студент РТВ13-01, ________ Н.В. Коротких

номер группы, зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия

 

Красноярск 2015

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….3

1Задание на курсовую работу…………………………………………….4

2Исходные данные………………………………………………………...5

3Цель…………………………………………………………………….....5

4Ввод и подготовка схемы……………………………………………......6

5Анализ шумов…………………………………………………………....7

6Температурный анализ. Temperature (Sweep)……………………….....9

7Температурный анализ. Parametric Sweep. Анализ эффективности.....10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………...……………………………………………………11

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В данной курсовой работе объектом исследования является усилитель, построенный из двух каскадов и выполненный по схеме включения с общим эмиттером.

Рассмотрим схему включения биполярного транзистора с общим эмиттером. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером является наиболее распространенной схемой усилительного каскада. При данном включении транзистора эмиттер является общей точкой входа и выхода каскада. Входным током является ток базы, входным напряжением - напряжение база-эмиттер, выходным током - ток коллектора, выходным напряжением - напряжение коллектор-эмиттер. Коэффициент усиления по току такого каскада представляет собой отношение амплитуд или действующих значений выходного и входного переменного тока, то есть переменных составляющих токов коллектора и базы. Поскольку ток коллектора в десятки раз больше тока базы, то коэффициент усиления по току составляет десятки единиц. Коэффициент усиления каскада по напряжению равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения и имеет значение от десятков до сотен. Отсюда следует, что коэффициент усиления каскада по мощности получается равным сотням, тысячам, или даже десяткам тысяч. Входное сопротивление схемы с общим эмиттером мало - от 100 до 1000 Ом.

С увеличением сопротивления нагрузки входное сопротивление уменьшается. Каскад по схеме с общим эмиттером при усилении переворачивает фазу напряжения, т. е. между выходным и входным напряжением имеется фазовый сдвиг 180°.

Итак, достоинствами схемы с общим эмиттером являются: большой коэффициент усиления по току и большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление. Недостатки: худшие, чем у схемы с общей базой, температурные и частотные свойства. Однако за счёт преимуществ схема с общим эмиттером применяется наиболее часто.

 

Задание на курсовую работу

1. Получить у преподавателя номер варианта, в соответствии с номером варианта выбрать исходные данные для работы и сформировать задание на курсовую работу.

2. Рассчитать сопротивления, задающие коэффициент передачи усилителя, подобрать по 3-5 ближайших сопротивлений из рядов номиналов Е24 и Е48.

3. Создать в OrCAD Capture схему усилителя согласно Приложению 1.4. Снять и проанализировать АЧХ усилителя по напряжению. Если необходимо, методом перебора подобрать сопротивления, задающие коэффициент передачи усилителя. Добиться соответствия коэффициента передачи заданному в Приложении 1 с абсолютной точностью ±1. При подборе сопротивлений использовать ряды номиналов Е24 и Е48.

5. Получить зависимость напряжения шумов на выходе усилителя от частоты.

6. Исследовать спектральные плотности шума для всех источников шума в схеме, отдельно для транзисторов и остальных компонентов схемы, выявить

элементы, дающие наибольший вклад в суммарное напряжение шумов.

7. Исследовать зависимости АЧХ по напряжению и отношения сигнал/шум усилителя от температуры. Температурный коэффициент резисторов (ТКС) принять равным 0,005, ёмкостей (ТКЕ) принять равным 0,003. Температуру менять в пределах рабочего диапазона транзисторов, для расчёта температурных зависимостей взять пять отсчётов, включая комнатную температуру, и температуры на границах диапазона.

8. Построить зависимости отношения сигнал/шум, коэффициента передачи по напряжению и ширины полосы пропускания от температуры. Для построения графиков использовать не менее десяти точек.

9. Составить общий вывод, включающий основные результаты проведенных исследований и заключение о работоспособности устройства в различных условиях.

Исходные данные

 

Внутреннее сопротивление источника сигнала R1=60 Ом; R8=1,1кОм; коэффициент передачи усиления К=77.

 

 

Рисунок 1 - Анализируемая схема

 

Цель

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний и практических навыков полученных в ходе изучения дисциплины. Курсовая работа подразумевает применение основных проектных процедур с использованием конкретных операций производимых с помощью стандартных программных средств для автоматизированного проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств. В качестве программного средства студентам предлагается использовать пакет программ сквозного проектирования OrCAD версий 16.0-16.6. Приобретение навыков построения аналоговых схем и освоение методики учёта шумовых и температурных свойств радиоэлектронных компонентов средствами компьютерного проектирования (пакет OrCAD) на примере усилителя, построенного из двух каскадов, выполненных по схеме с общим эмиттером.

 

 

Ввод и подготовка схемы

Средствами Capture ввести схему согласно варианту

 

Рисунок 2 - Схема, полученная в пакете OrCAD

 

Методом подбора получил R7=12.7 Ом из ряда номиналов Е48.

 

Анализ шумов

Построить и сохранить зависимость напряжения шумов каскада от частоты.

 

Рисунок 3 - АЧХ и напряжение шумов на выходе усилителя от частоты

 

По графику получил коэффициент передачи усиления К=77.733.

 

Построить зависимость отношения сигнал/шум от частоты в децибелах.

 

Рисунок 4 - Зависимость отношения сигнал/шум от частоты в децибелах

Построить и сохранить спектральные плотности шумов для различных источников шума в схеме.

 

Рисунок 5 - Спектральные плотности шумов транзисторов

 

Рисунок 6 - Спектральные плотности шумов резисторов и суммарный шум транзисторов

 

Открыть выходной файл с директивами анализа (Analysis directives).

 

*Analysis directives:

.AC DEC 100 1 100meg

.NOISE V([OUT]) V_V1

.PROBE V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))

.INC "..\SCHEMATIC1.net"