Московский государственный университет путей сообщения

(МИИТ)

Институт транспортной техники и систем управления (ИТТСУ)

Кафедра: «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»

Лабораторная работа №1

по дисциплине:

«Каналообразующие устройства автоматики, телемеханики и связи»

на тему:

«УСИЛИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ»

Выполнил: ст. гр. АТC-352

Кривенко В.А.

Проверил: доцент

Акинин М. Ю.

Москва 2011

ЗАДАНИЕ

на лабораторную работу по дисциплине:

«КАНАЛООБРАЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ»

на тему:

«Усилитель электрических сигналов»

Студента группы АТС-352 Кривенко В.А.

Разработать транзисторный каскад усилителя гармонических сигналов для следующих исходных данных:

• Тип транзистора р-n-p;

• Напряжение источника питания Еп = 22(В);

• Сопротивление нагрузки Rh =2 (кОм);

• Мощность сигнала в нагрузке не менее Рн = 24 (мкВт);

• Частота входного сигнала Fbx = 1200 (кГц);

• Коэффициент усиления каскада на частоте входного сигнала Fbx не менее

Ку ≥ 30;

• Коэффициент нелинейных искажений на частоте входного сигнала не более

К_Г ≤1 %

Руководитель: Акинин М. Ю.

Дата выдачи задания: 9.02.11

Дата сдачи работы: 11.04.11

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ВЫБОР ТРАНЗИСТОРА

1. классификация усилителей электрических сигналов

2. выбор схемы усилительного каскада

3. выбор транзистора для усилительного каскада

2. моделирование статических характеристик транзистора и выбор рабочей точки

1. моделирование выходных характеристик и построение нагрузочной прямой

2. моделирование входной характеристики

3. моделирование передаточной характеристики

4. анализ результатов моделирования статических характеристик транзистора

3. РАСЧЁТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕПЕЙ, ЗАДАЮЩИХ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ

1. расчёт параметров резистивного делителя напряжения

2. моделирование усилительного каскада с резистивным делителем

3. анализ результатов моделирования по постоянному току

4. РАСЧЁТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ

1. расчёт элементов усилительного каскада

2. моделирование усилительного каскада по переменному току

3. анализ результатов моделирования

Выводы

1. Анализ исходных данных и выбор транзистора

1.1 Классификация усилителей электрических сигналов

Усилители делятся на избирательные и апериодические.

Избирательные усилители предназначены для усиления гармонических сигналов в определённой поле частот. Отличительный их признак - присутствие в схеме частотно-избирательной системы (колебательного контура, системы связанных контуров, фильтров и т. п.). Резонансными называют усилители, колебательные системы каждого из каскадов которого настроены на одинаковую частоту. Если же нагрузка каждого каскада усилителя состоит из двух или более связанных контуров или если одиночные контуры каскадов настроены на разные частоты, усилители называют полосовыми.

Апериодические усилители предназначены для усиления электрических сигналов в широком диапазоне частот от близких или равных нулю до десятков мегагерц. Их можно использовать для усиления сигналов: постоянно или медленно меняющихся (усилители постоянного тока - УПТ); звуковых (низких) частот (УЗЧ); коротких импульсных, занимающих полосу от единиц герц до единиц мегагерц (широкополосные или видео усилители).

В зависимости от ширины полосы пропускания и значений частот усиливаемых сигналов усилители можно разделить на: усилители постоянного тока, усиливающие постоянную и переменную составляющие сигнала, усилители радиочастот (высоких) (УРЧ), предназначенные для сигналов модулированной высокой частоты; усилители промежуточной частоты (УПЧ), усиливающие сигналы модулированной промежуточной частоты (возникшие в результате преобразований в приёмных устройствах); усилители звуковых частот.

Для УПТ низшая рабочая частота fн - 0, а избирательные -УРЧ и УПЧ характеризуются малой (близкой к единице) величиной fв (fв - высшая рабочая частота). Широкополосные усилители имеют частоту fн порядка единиц килогерц и ниже (до единиц герц) и частоту fв порядка единиц мегагерц и выше.

Усилители на полупроводниковых интегральных микросхемах практически не имеют разделительных конденсаторов и индуктивностей, и являются поэтому широкополосными (fв определяется лишь частотными свойствами интегральных транзисторов). Для интегральных УЗЧ: fн=0, fв=100-1000 кГц; УПЧ:fн=0,fв до 30 МГц; УРЧ: fн=0, fв=30-200 МГц, т. е. разделение интегральных усилителей на УЗЧ, УПЧ и УРЧ условно. Все эти устройства можно определить как УПТ или широкополосные усилители. Необходимые параметры и характеристики узлов каналообразующей аппаратуры, собранных из таких широкополосных схем, реализуются с помощью внешних навесных элементов.