Дипломная работа по физике _ Усилитель промежуточной частоты_. Усилитель промежуточной частоты

• Название: Усилитель промежуточной частоты
• Дата: 26.09.2022
• Размер: 0.77 Mb.
• Имя файла: Дипломная работа по физике _ Усилитель промежуточной частоты_.docx
• Тип: Диплом; #697238
• страница: 3 из 3

Монтаж, наладка усилительного каскада.
ЗАДАНИЕ.Соберите схему, подайте напряжение питания. Убедитесь, что потенциалы U_к, U_б, U_э, U_бэ ≈ 0,35 близки к расчетным. Подайте входной сигнал с генератора Amp(U) = 0,5V. Убедитесь, что схема усиливает. Во избежание нелинейных искажений нужно следить, чтобы выполнялось условие для токов сигнала через коллектор и для напряжения:

m ax I_KS(t) < I_K

max U_KS(t) < U_K.

Кроме того, нагрузочные характеристики не должны пересекать линии предельно допустимой мощности рассеивания на транзисторе и коллекторное напряжение должно быть меньше предельно допустимого.
3.3 Методика измерений.
1. Измерение частотной характеристики.

а) подайте на вход усилителя сигнал с генератора согласно блок-схеме на рис. 3.6.



Рис.3.6 - генератор синусоидальных сигналов; 2 – усилитель; 3 - осциллограф; 4– стабилизированный источник питания.
С помощью осциллографа измерьте К_ус для достаточно широкого диапазона частот. Граница диапазона определяется по резкому уменьшению К_ус при уменьшении (низкочастотная граница) или увеличении (высокочастотная граница) частоты.

Частотная характеристика:

,

где К_ус(ω_ср) - коэффициент усиления на некоторой средней частоте в середине диапазона .

Постройте график зависимости частотной характеристики от частоты.

б) Измерьте частотную характеристику своего усилителя с помощью измерителя частотных характеристик Х2-1 в диапазоне частот 2÷20 MHz, согласно блок-схеме на рис. 3.7.



Рис.3.7 - стабилизированный источник питания; 2 – усилитель; 3 - измеритель частотных характеристик.
Определите максимальную величину относительной дифференциальной нелинейности частотной характеристики. Запишите области частот, где δ(ω)>5%.

2. Выберите три точки на оси частот графика y(ω):

а) в середине диапазона ω ≈ ω_ср; y(ω_ср) = 1.

б) в низкочастотной области диапазона, где спад y(ω_н) достигает 70% от y_max(ω) – ω_н.

в) в высокочастотной области диапазона, где y(ω_в) достигает 70% от y_max(ω) – ω_в.

Разница ω_в - ω_н называется полосой пропускания усилителя. Для этих частот (трех) постройте амплитудные характеристики [зависимость f= U_вых(U_вх)] начиная от малых значений входного сигнала и кончая значениями для которых достигает насыщения.

Определите диапазон амплитуд входного сигнала, где К_ус подчиняется линейному закону, причем дифференциальная нелинейность К_ус не превышает 5÷10%.

3. Определите величину ,

где - максимальное значение амплитуды входного сигнала участка линейности К_ус;

- минимальное значение амплитуды входного сигнала участка линейности К_ус.

D - называется динамическим диапазоном усилителя.

4. Подайте на вход усилителя гармонический сигнал с амплитудой





Зарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов. Какой вид искажения выходного сигнала при этом наблюдается?

Примечание: При составлении отчета зарисуйте коллекторные характеристики используемого Вами транзистора, укажите рабочую точку и статическую линию нагрузки.
3.4. Изучение транзисторного усилителя промежуточной частоты (УПЧ).

Введение

Усилитель промежуточной частоты является составной частью супергетеродинного радиоприемника и располагается между преобразователем частоты и детектором. В УПЧ обычно входит два-три каскада. Для изучения (рис.1) предлагается один из возможных каскадов УПЧ, который представляет собой резонансный усилитель радиочастоты с фиксированной настройкой. Стандартом для радиовещательных приемников установлена промежуточная частота 465кГц (при приеме амплитудно-модулированных сигналов на длинных, средних и коротких волнах).

Каскады УПЧ отличаются один от другого видом коллекторной нагрузки (резонансный контур, двухконтурный полосовой фильтр, активное сопротивление) и способом связи с последующим каскадом (трансформаторная, емкостная, автотрансформаторная). Из рисунка 3.8 видно, что катушка L резонансного контура включена автотрансформаторно как в коллекторную цепь транзистора, так и к выходу (подразумевается наличие еще одного каскада УПЧ) и такой УПЧ называется УПЧ с двойным автотрансформаторным включением колебательного контура.



Рис.3.8

Частичное подключение колебательного контура делается в тех случаях, когда хотят без изменения резонансной частоты уменьшить резонансное сопротивление между точками подключения контура и уменьшить тем самым снижение добротности малым выходным сопротивлением транзистора.

В изучаемом УПЧ использован транзистор КТ342В n-p-n-типа, h-параметры которого таковы:

h_11э = 460 Ом, h_12э =0,22·10^-3, h_21э = 680, h_22э =1,3·10^-4 См (U_K =5В, I_K = 5мА). Выходное сопротивление Z_22э транзистора КТ342В в указанном режиме равно , а резонансное сопротивление контура УПЧ при полном включении больше 20кОм. Для исследования влияния частичного подключения контура на полосу пропускания усилителя от контурной катушки сделано три отвода, каждый отвод через 35 витков, т.е. катушка состоит из четырех секций по 35 витков в каждой. При частичном подключении контура резонансное сопротивление контура равно



где р - коэффициент включения

ρ - волновое сопротивление контура

R - активное сопротивление всей катушки.

Коэффициент включения р при сильной связи между частями катушки равен отношению числа включенных витков катушки к числу всех витков катушки. При расчетах считать связь между частями катушки сильной.

Конденсаторы С₁ и С₄ (рис.1) являются разделительными, они разделяют по постоянному напряжению источник входного напряжения и промежуток база-земля (С₁) и нагрузку усилителя (резистор R₄) от коллекторной цепи (С₄). Конденсатор С₃ шунтирует (по переменному току) резистор R_Эв цепи эмиттера, устраняя отрицательную обратную связь. Ток эмиттера создает на резисторе R₃ напряжение U_R2.

Ток, проходящий через делитель напряжения R₁R₂, образует на резисторе R₂ напряжение U_R2, которое должно быть больше напряжения U_R3 на величину напряжения смещения перехода эмиттер-база транзистора: U_БЭ = U_R2 - U_R2. Резистор R₃ служит для термической стабилизации рабочей точки транзистора. Целью работы является выяснение влияния величины коэффициента включения колебательного контура на полосу пропускания усилителя.
Методика измерений.

Измерьте тестером активное сопротивление катушки колебательного контура.

Считая 465 кГц резонансной частотой контура, вычислите индуктивность катушки L (емкость контура C = 1000 пФ).

Найдите волновое сопротивление ρ контура:

Найдите резонансное сопротивление полностью включенного контура



Соберите лабораторную установку, изображенную на рис.3.9

С выпрямителя подайте 9В на УПЧ, а с выхода ГС подайте 1мВ на вход УПЧ, проверив его вольтметром.



Рис.3.9

Снимите две амплитудных и две частотных характеристики УПЧ для двух значений коэффициента включения p, из которых одно может быть равным 1. Постройте характеристики, найдите по частотным характеристикам полосы пропускания и сделайте вывод о влиянии коэффициента включения на полосу пропускания УПЧ. Перед снятием характеристик убедитесь, что резонансная частота УПЧ равна 465 кГц, если она отличается от 465 кГц, то настройте УПЧ на частоту 465 кГц.

6. Найдите резонансные частоты УПЧ при двух положениях ферритового сердечника катушки: полностью введенном и полностью выведенном (но еще держащимся в резьбе).
Контрольные вопросы:

Что называется амплитудной характеристикой усилителя? Частотой?

Что называют полосой пропускания усилителя?

Как подсчитать волновое сопротивление колебательного контура? Резонансное?

Как зависит резонансное сопротивление колебательного контура между точками подключения от коэффициента включения?

Как зависит полоса пропускания УПЧ от коэффициента включения
колебательного контура? Всегда ли это верно?

Резонансное сопротивление некоторого контура равно 30кОм, а выходное сопротивление 7,5кОм. Во сколько раз полоса пропускания УПЧ шире полосы пропускания контура? Каков должен быть коэффициент включения, чтобы полоса пропускания УПЧ была только в два раза шире полосы пропускания контура?

Заключение

В ходе данного проекта была разработана конструкция микросборки усилителя промежуточной частоты. Проведен расчет топологии микросборки (расчет пассивных элементов схемы и их расположения на подложке). Разработана маршрутная технология микросборки. Сделан анализ конструкции микросборки.

Разработана методика лабораторной работы для проведения расчета, монтажа, наладки и испытания усилительного каскада, включенного по схеме с ОЭ. На рис.6показана типовая схема, обеспечивающая стабильный режим усилительного каскада (ОЭ).

Приводится методика лабораторной работы по изучению транзисторного усилителя промежуточной частоты (УПЧ).Усилитель промежуточной частоты является составной частью супергетеродинного радиоприемника и располагается между преобразователем частоты и детектором. В УПЧ обычно входит два-три каскада. Для изучения (рис.1) предлагается один из возможных каскадов УПЧ, который представляет собой резонансный усилитель радиочастоты с фиксированной настройкой.

Таким образом, все требования технического задания были выполнены.


Список литературы

Коледов Л.А. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование. М: «Высшая школа» 1984 г.

Парфенов О.Д. Технология микросхем. М: «Высшая школа» 1986 г.

Сажин Б.Н. Конструирование пассивных элементов плёночных микросборок Рязань РРТИ 1987 г.

Сажин Б.Н. Фотолитография в технологии тонкоплёночных микросхем и микросборок. Рязань РРТИ, 1993 г.

Сёмин А.С. Конструирование пассивных элементов плёночных микросборок. Рязань РРТИ, 1983 г.

Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем. Рязань РРТИ, 1978 г.

Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем. ч.1. Рязань РРТИ, 1981г.

Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем ч.2. Рязань РРТИ 1981г.

Сёмин А.С. Оформление конструкторской документации на плёночные микросборки Рязань РРТИ 1983 г.

Сёмин А.С. Методические указания к курсовому проекту по курсу «конструирование и расчет микросхем» Рязань РРТИ 1971 г.

Воронков Э.Н., Овечкин Ю.А. Основы проектирования усилительных и импульсных схем на транзисторах. М.: Машиностроение, 1967г.

Брамер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника. М.: Высшая школа, 1976г.

Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Советское радио, 1976г.

В.Д.Екимов. Расчет и конструирование транзисторных радиоприемников. М.: "Связь", 1972г.