Курсовая работа по основам теории цепей. Сигналы (напряжения и токи) заданной полосы выделяют при помощи
 Скачать 0.73 Mb.
|
 Рисунок 5 – График зависимости коэффициента передачи ФВЧ-прототипа от частоты, построенный с помощью специализированного математического пакета MP 4.0 1.3. Синтез эквивалентной схемы фильтра Добавочные реактивные элементы определяются по значению заданной средней частоты полосового или режекторного фильтра (f0) и уже рассчитанным значениям реактивных элементов, используя известное выражение для резонансных контуров:      Рассчитанные значения были округлены к ряду номиналов Е24. На рисунке 6 представлена полученная схема звена РФ.  Рисунок 6 – Схема звена РФ, смоделированная в прикладном пакете MS 14 На рисунке 7 представлена полученная схема РФ из трёх звеньев.  Рисунок 7 – Схема РФ, смоделированная в прикладном пакете MS 14 Графики ослабления и коэффициента передачи пересчитываются в соответствии с соотношениями между частотами ФВЧ и ФНЧ фильтров.      На рисунке 7 приведён график зависимости ослабления в дБ полученного РФ от частоты, на рисунке 8 приведён график зависимости коэффициента передачи полученного РФ от частоты.  Рисунок 7 – График зависимости ослабления в дБ полученного РФ от частоты, построенный с помощью специализированного математического пакета MP 4.0  Рисунок 8 – График зависимости коэффициента передачи полученного РФ от частоты, построенный с помощью специализированного математического пакета MP 4.0 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ АНАЛОГОВОГО УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ 2.1. Общие положения теории Аналоговый усилитель напряжения может быть разработан на интегральных микросхемах различного типа, на полевых транзисторах, на биполярных транзисторах (корпусных или бескорпусных). Учитывая небольшое значение требуемого в задании коэффициента усиления по напряжению достаточно одного каскада усиления. При применении транзисторов необходимо провести типовые расчеты по постоянному току и расчеты в режиме малых переменных сигналов. Выбирается тип транзистора (БТ или ПТ) и одна из типовых схем его включения. Для биполярных транзисторов типовые схемы включения – это схема с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) или общим коллектором (ОК). Для полевого транзистора аналогичные схемы включения называются общий исток (ОИ), общий затвор (ОЗ), общий сток (ОС). Необходимо учитывать, что так как в задании требуемый  усилителя больше единицы, то для схем включения ОК и ОС обязательно применение повышающего трансформатора;Для проектирования выбран однокаскадный усилитель напряжения по схеме с общим эмиттером. Целесообразно применить именно схему с ОЭ, как наиболее распространённую, т.к. она обеспечивает и требуемое усиление, и согласование, в соответствии с величинами сопротивлений, указанным в задании. Схема “с общим коллектором” не усиливает напряжение и нужен будет повышающий трансформатор, а схема “с общей базой” имеет маленькое входное сопротивление (десятки “Ом”) и необходимо будет предусмотреть дополнительные внешние резисторы для согласования с фильтром. Достоинства по данной схеме включения: обеспечивается усиление электрического сигнала по току, по напряжению, по мощности; в больших пределах можно изменять выходное и входное сопротивление в режиме переменных сигналов, что позволяет согласовывать усилитель с внешними цепями. Недостатком является значительная зависимость характеристик усилителя от температуры. Температурную стабильность улучшают введением дополнительного резистора в цепь эмиттера (отрицательная обратная связь), либо одновременно используется делитель в цепи базы из двух резисторов и резистора в цепи эмиттера. На рисунке 9 приведён вариант схемы усилителя на биполярном npn-транзисторе по схеме с общим эмиттером (ОЭ).  Рисунок 9 – Вариант схемы усилителя по схеме ОЭ со стабилизацией тока базы. 2.2. Расчёт схемы по постоянному току В расчете будут следующие обозначения и допущения:  - входное сопротивление в режиме постоянного тока; - выходное сопротивление транзистора в режиме постоянного тока; - коэффициент передачи по току. ; т. е.  ; - амплитуда переменных сигналов, при прохождении их через усилитель; - входное сопротивление для малых переменных сигналов; - коэффициент передачи для малых переменных сигналов (на низких частотах  =  , на более высоких частотах – он уменьшается).В справочниках по транзисторам приводится значения с учётом разброса параметров. В данной курсовой работе используется среднее значение  ;Таблица 2 – Исходные данные для расчета аналогового усилителя напряжения.
Для дальнейшего синтеза электрической цепи в качестве элемента аналогового усилителя был подобран транзистор с характеристиками, приведёнными в таблице 4. Таблица 2 – Транзистор в схеме аналогового усилителя напряжения и его характеристики.
Ниже представлен расчёт аналогового усилителя напряжения на биполярном транзисторе в специализированном математическом пакете MP 4.0 параметры прототипа фильтра на основе исходных данных, приведенных в таблице 2.                      Рассчитанные значения были округлены к ряду номиналов Е24. Т.к. в данной работе тип фильтра – режекторный, то значения входного и выходного конденсаторов были рассчитаны по нижней частоте входного сигнала, который соответствует второй гармонике. На рисунке 10 представлена схема рассчитанного аналогового усилителя напряжения, смоделированная в прикладном пакете MS 14.  Рисунок 10 – Схема аналогового усилителя напряжения, смоделированная в прикладном пакете MS 14 2.3. Расчёт схемы в режиме малых переменных сигналов Так как fmax транзистора выше частоты десятой гармоники сигнала, считаем, что коэффициент усиления транзистора остается постоянным в диапазоне рабочих частот.     Рассчитанные значения были округлены к ряду номиналов Е24. На рисунке 11 представлена смоделированная в прикладном пакете MS 14 схема полученного радиотехнического устройства, согласованного с ранее разработанным фильтром, представленном в разделе 1.  Рисунок 11 – Схема разработанного радиотехнического устройства из РФ и аналогового усилителя напряжения, смоделированная в прикладном пакете MS 14 АНАЛИЗ СПЕКТРА СЛОЖНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА 3.1. Общие положения теории Входной сигнал (электрическое напряжение) - теоретически бесконечные, периодические последовательности импульсов различной формы. В реальных условиях не бесконечные во времени, но достаточно длительные последовательности импульсов, применяются в радиолокации, радиоуправлении, в измерительной технике. Анализ подобных последовательностей, заданных в виде графиков или таблиц, заключается в замене их аналитическим выражением, в виде некоторого алгебраического ряда с базисными функциями. В аналоговой радиотехнике наибольшее применение для таких целей нашел гармонический ряд Фурье, в котором в качестве базисных функций используется постоянный сигнал и гармонические сигналы кратных частот. Разложение сигнала именно в такой ряд в радиотехнике и принято называть спектром периодического сигнала. Отдельные составляющие ряда (кроме постоянной составляющей) называются гармониками, а задача анализа спектра состоит в расчетах амплитуд и начальных фаз отдельных гармоник и амплитуды постоянной составляющей. Рисунки рассчитанных амплитуд и начальных фаз называются амплитудным и фазовым спектром. Итак, в работе касающейся анализа спектра входного сигнала необходимо задать: Аналитическое выражение для записи спектра: |
, не менее
, В
, кОм
, кОм
, МГц
, В
, мА
В
, кОм
, См
, средн.
, мА/В