Реферати українською » Промышленность, производство » Розрахунок підсилювача на дискретних елементах


Реферат Розрахунок підсилювача на дискретних елементах

Страница 1 из 2 | Следующая страница

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

>ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ІНСТИТУТ

>ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

їм. ВОЛОДИМИРАДАЛЯ

(>г.Северодонецк)

>ФАКУЛЬТЕТКОМПЬЮТЕРНОЙ І ЕЛЕКТРОННОЇТЕХНИКИ

>КАФЕДРАЭЛЕКТРОННЫХАППАРАТОВ

>ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ДоКУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ :

«Розробка схеми підсилювача низькою частоти надискретних елементах»

__________________________________________________________________

Студент групи _>РЭА ->27зСуптелина Марина Володимирівна_ (_________)

Керівник проекту Зотов Олексій Васильович_______ (__________)

>КОНСУЛЬТАНТЫ

Зотов Олексій Васильович__________ (____________________)

_____________________________________ (____________________)

______________________________________ (____________________)

Завідувач кафедриЭА _________________________ (М.И.ХИЛЬ)

Сєверодонецьк

>2009г


>ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ІНСТИТУТ

>ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

їм. ВОЛОДИМИРАДАЛЯ

(>г.Северодонецк)

_____________________________________________________________

(найменування вузу)

Факультет:КОМПЬЮТЕРНОЙ І ЕЛЕКТРОННОЇТЕХНИКИ Кафедра:ЭЛЕКТРОННЫХАППАРАТОВ

Спеціальність ________________________________________________

>УТВЕРЖДАЮ:

 Зав. кафедрою електронних апаратів

____________________ХільМ.И._

«_______»___________________200 ____ р.

З А Д А М І Є

НАКУРСОВОЙ ПРОЕКТ ( РОБОТУ ) СТУДЕНТА

>Суптелина Марина Володимирівна

(прізвище, ім'я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи) «Розробити схему підсилювача низькою частоти на дискретних елементах»___________________________________________________________________________________________________________________________

затверджена наказом інститутом від «____» _________________ 200 ___р. № ___________

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) ________20.05.2009_____________

3. Вихідні дані нині проектом (роботі): U>вх =25мВ, R>вх> 2000Ом, Rзв = 800Ом,fзв = 20 гц,fв = 16кГц, Доu > 130, Мзв = 1,1_____________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Змістрасчетно-пояснительной записки ( перелік які підлягають розробки питань )

Запровадження.

1. Аналіз існуючих схемних рішень.

2.Расчет схеми електричної принципової підсилювача низькою частоти.

3. Вибір елементної бази.

4. Укладання.

5. Перелік графічного матеріалу ( з точним зазначенням обов'язкових креслень )

1. Схема електрична принциповаЭП.

2.Ведомость комплектуючих ВК.

6. Консультанти у проекті ( роботі ), із зазначенням які стосуються ним розділів проекту

Розділ Консультант Підпис, дата
Завдання видав Завдання прийняв

7. Дата видачі завдання ________________________________________

Керівник __________________ Зотов А.В.

(підпис)

Завдання прийняв до виконання __________________Суптелина М. В.

(підпис)


>КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№п/п Найменування етапів дипломного проекту (роботи) Термін виконання етапів проекту (роботи) Примітка
1  Підбір літератури з темі проекту 1 тиждень
2 Вивчення літературних джерел 2 тиждень
3 Написання запровадження 3 тиждень
4 Написання розділу “Аналіз схемних рішень” 4 тиждень
5 Виконання розрахунківУНЧ 5 тиждень
6 Вибір елементної бази 6 тиждень
7 Виконання графічної частини 7 тиждень
8 Оформлення курсового проекту 8 тиждень

СтудентСуптелина М. В. ______________________________

(підпис)

Керівник проекту Зотов А.В. ______________________________

(підпис)


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

 

>Усилители електричних сигналів – це електронні устрою, призначені посилення або підвищення потужності вхідних сигналів з допомогою енергії джерела харчування. За характером зміни сигналу у часі підсилювачі бувають постійного і перемінного струму.Усилители постійного струму посилюють сигнали в смузі частот, починаючи з травня нульової частоти.Усилители змінного струму поділяються на підсилювачі низької культури й високої частоти.

>Усилители низькою частоти (>УНЧ) призначені посилення безперервних періодичних сигналів, частотний спектр яких лежать у межах від десятків герц до десятків кілогерц. СучасніУНЧ виконуються переважно на біполярних і польових транзисторах в дискретному чи інтегральному виконанні.

ПризначенняУНЧ зрештою полягає у отриманні на заданому опір кінцевогонагрузочного устрою необхідної потужностіусиливаемого сигналу.

Як джерела вхідного сигналуУНЧ можна використовувати різні устрою, такі як мікрофон, знімач, фотоелемент,термопара, детектор тощо. Типи навантажень ще дуже різноманітні. Ними може бути гучномовець, вимірювати, записуюча голівка тощо.

Характерною ознакою сучасних електронних підсилювачів є велика різноманітність схематичних рішень, завдяки яким можна реалізувати у сучасній техніці. Серед цього різноманіття можна назвати найтиповіші схеми, які містять кайдани й посадили елементи, найчастіше які в підсилюючих пристроях незалежно від своїх функціонального призначення.

Основним кількісним параметром підсилювача є коефіцієнт посилення. Залежно від функціонального призначення підсилювача розрізняють коефіцієнти посилення за напругою ДоU, по току KI чи потужності K>P.

Коефіцієнти посилення часто виражаються у логарифмічних одиницях –децибелах.

>Усилитель може складатися з однієї чи кількох каскадів. Длямногокаскадних підсилювачів його коефіцієнт посилення дорівнює твору коефіцієнтів посилення окремих його каскадів: До = До1 · До2·…. ·Доп.

>Транзистор можна включити вусилительний каскад трьома способами: за схемою із загальною базою, за схемою із загальнимемиттером і з схемою із загальним колектором.

>Усилительний каскад, зібраний за схемою із загальною базою (ПРО), має малим вхідним опором та очі великою вихідним опором. Низька вхідний опір каскаду з ПРО, є його істотним недоліком. Між такими каскадами слід залучити спеціальнісогласующие устрою, що обмежує застосування цієї схеми в підсилюючих пристроях.

Особливістю схеми із загальнимемиттером і те, що вхідним струмом у ній виступає малий за величиною струм бази. Тому вхідний опір каскаду із загальнимемиттером вище, ніж вхідний опір каскаду з ПРО.Виходное опір у схемі із загальнимемиттером й досить велике. Це дозволяє вмногокаскадном підсилювачі уникнути спеціальнихсогласующих пристроїв між каскадами. Тому схема із загальнимемиттером є найпоширенішої.

>Входное опір схеми із загальним колектором дуже велике, а вихідний, навпаки, замало, й становить лише десятки або сотнюОм. Тому каскад із загальним колектором це не дає посилення сигналу за напругою і має порівняно невеличкий коефіцієнт посилення за проектною потужністю. Каскад із загальним колектором застосовується у основному задля узгодження опорів між окремими каскадами підсилювача.

Вихідні каскади підсилювачів будуються пооднотактной чидвухтактной схемами, суттєво відмінним друг від друга.Двухтактний каскад віддає вдвічі більшу потужність, ніжоднотактний, має трансформатор без постійногоподмагничивания і допускає у кілька разів більшу пульсацію джерела харчування. З іншого боку, двотактний каскад характеризується вищим ККД.

>Трансформаторние вихідні каскади застосовуються, якщо опір навантаження підсилювача істотно відрізняється від найвигідного опору навантаження вихідного каскаду. І тут досягається максимальний ККД при допустимих лінійних викривлення.

Там, коли поставлене коефіцієнт посилення й інші параметри неможливо дістати одному каскаді застосовуєтьсямногокаскадние схеми. Кількість каскадів підсилювача вибирається залежно від величини вхідного сигналу, вихідного і вартість необхідного коефіцієнта посилення.

За підсумками проведеного аналізу вибираємотрехкаскадний підсилювач. Перший каскад –емиттерний повторювач, другий , третій –однокаскадний підсилювач на біполярному транзисторі із загальнимемиттером, що дозволяє досягти необхідного коефіцієнта посилення, використовуючи у своїй можливе найменше радіоелементів, що знизить вартість вироби зменшить ймовірність виходу його з експлуатації.

У цьому курсовому проекті буде розроблено схему підсилювача низькою частоти на дискретних елементах.


1.  АНАЛІЗСУЩЕСТВУЮЩИХСХЕМНЫХ РІШЕНЬ

У цьому курсовому проекті необхідно розробити підсилювач низькою частоти.

>Усилители змінного напруги з вигляду виконання бувають:апериодические і резонансні.

Уапериодических підсилювачів як навантаження колектора застосовується опір. Вони відсутні резонансні ланцюга.

У резонансних підсилювачах на вході й у навантаженні використовується паралельні, рідше послідовніLC-контура.

Резонансні підсилювачі по ширині смуги пропускання частот діляться на резонансні, смугові, широкосмугові.

>Однокаскадний підсилювач на біполярному транзисторі із загальнимемиттером належить доапериодическим підсилювачам (мал.1).

Малюнок 1.Однокаскадний підсилювач на транзисторі із загальнимемиттером.

R>д1  R>k   + E>k

    З>p2

>VT U>вих

R>вх З>р1   

>R4

U>вхRе Се

У ньому застосовується метод подачі усуненняусилительний транзистор з допомогою постійної напруги бази. Цей метод має як достоїнствами, і вадами. Він передбачає застосування на входіусилительного каскаду дільника напруги.Делитель і двох опорів R>д1 іR4 (мал.1). Цей метод подачі усунення забезпечує високу стабільність становища робочої крапки й відповідно стабільний коефіцієнт посилення. Проте наявність опоруR4 призводить до значному зниженню вхідного опору, тому ті каскади з такою зміщенням рідко використовуються на вході підсилювача, оскільки стабільність робочої точки у вхідних каскадах немає істотного значення через малого вхідного сигналу, а потрібно велике вхідний опір, що це каскад забезпечити неспроможна.

Для вхідних каскадів застосовується другий спосіб подачі усунення базу постійним струмом бази (мал.2).

Перевагою цього є високе вхідний опір, менше використовуваних деталей. Недоліками є менша стабільність становища робочої точки, але для каскадів малим вхідним напругою це принципово.

При зміні температури довкілля становище робочої точки транзистора змінюється, що зумовлює йогозапиранию. Для ліквідації цього паразитного явища використовуються схеми стабілізації становища робочої точки:

-емиттерная стабілізація;

- колекторна стабілізація.

>Эмиттерная стабілізація залежить від установці вемиттерной ланцюга транзистора опоруRе і ємності Се .


Малюнок 2. Подача усунення постійним струмом бази

+ E>k

Rб  R>k

З>p2

З>p1

>VT

R>вх

U>вх

>Rе Се

>Коллекторная стабілізація виконується за такою схемою:

Малюнок 3.Коллекторная стабілізація

+ E>k

R>б1  R>б2  R>k З>р2

З>р1        U>вих

U>вх    VT

Зб

>Коллекторная стабілізація простіше, ніжемиттерная, однак має менший діапазон стабілізації струму, тому застосовується рідше.

Схема підсилювача із загальним колектором (>емиттерний повторювач) (рис.4) часто застосовується у ролі вхідного каскаду підсилювачів. Але ця схеми колектор через дуже мале внутрішній опір джерела харчування практично приєднано до корпусу, тобто на “землю”. Напруга з урахуванням U>бо=U>вх-U>вих отже від цього каскаду є глибокаООС, тому коефіцієнт посилення по току дуже великі. Фаза вихідного напруги суворо збігаються з фазою вхідного напруги.

До переваг цієї схеми можна віднести:

- високий коефіцієнт посилення по току;

- високе вхідний опір (через вплив глибокої зворотний зв'язок);

- низька вихідний опір;

Малюнок 4.Эмиттерний повторювач

+ Єдо

Rб

З>р1

>VT

З>р2

U>вх

>Rе U>вих

Там, коли поставлене коефіцієнт посилення й інші параметри неможливо дістати одному каскаді застосовуєтьсямногокаскадние схеми. Кількість каскадів підсилювача вибирається залежно від величини вхідного сигналу, вихідного і вартість необхідного коефіцієнта посилення.

Загальний коефіцієнт посилення розподіляється по каскадам за такою формулою K>uj = До1 · До2 ·…·Кn, де n – число каскадів,Кn – приблизний коефіцієнт одного каскаду.

Розподіл коефіцієнтів посилення по каскадам єитерационную процедуру.

За підсумками проведеного аналізу вибираємотрехкаскаднийапериодический підсилювач див. мал.5.

Перший каскад цього підсилювача виконано за схемоюемиттерногоповторителя, другий і третій -однокаскадний підсилювач на біполярному транзисторі із загальнимемиттером іемиттерной стабілізацією, що дозволяє досягти необхідного коефіцієнта посилення, необхідної стабілізації робочої точки транзистора, використовуючи у своїй можливе найменше радіоелементів, що знизить вартість вироби зменшить ймовірність виходу його з експлуатації.

Малюнок 5.Трехкаскаднийапериодический підсилювач

+Eк

>R1R3R6R7R10

>С6

С1VT1C2VT2C4VT3 Rзв

U>вих

U>вх    

>R2R4R5C3R8R9C5


2. РОЗРАХУНОК СХЕМИУСИЛИТЕЛЯНИЗКИХ ЧАСТОТ

Необхідно розробити підсилювач низькою частоти з такими параметрами:

· напруга вхідного сигналу U>вх = 25мВ;

· вхідний опір підсилювача R>вх > 2000Ом;

· коефіцієнт посилення за напругою ДоU>130;

· опір навантаження підсилювача Rзв = 800Ом;

· нижня частота смуги пропусканняfH = 20 гц;

· верхня частота смуги пропусканняfB = 16кГц;

· коефіцієнт нелінійних спотворень Мзв = 1,1

Попередній розрахунок

>Рассчитаем потужність сигналу на вході підсилювача:

Р>вх = U2>вх/ 4 Rр , (2.1)

де U>вх – чинне значення напруги джерела сигналу

Rр – внутрішній спротив джерела сигналу

Р>вх = (25·10-3)2 /4·800 = 0,000000195 Вт

>Рассчитаем потужність сигналу не вдома підсилювача:

Р>вих = U2>вих .>m / 2 Rзв , (2.2)

>Виходное напруга можна розрахувати за такою формулою:

U>вих.>m = U>вх >2·KU (2.3)

U>вих.>m = √2· 25·10-3·130 = 4,59 У


>Подставим в формулу 2.2 знайдемо потужність не вдома

Р>вих = 4,592/ 2·800 = 0,013 Вт = 13 мВт.

Коефіцієнт посилення за проектною потужністю розрахуємо за такою формулою:

ДоРобщ = Р>вих / Р>вх (2.4)

ДоРобщ = 0,013 /0,000000195 = 66666,6

ДоРобщдБ =10lg ДоРобщ (2.5)

ДоРобщдБ =10lg66666,6 = 48,24дБ

Визначаємо орієнтовно число каскадів і складаємо структурну схему підсилювача:

>m = ДоРобщдБ / 20 (2.6)

>m = 48,24 /20 = 2,4

отримане значенняокругляем до найближчого цілого вересня бік збільшення, і приймаємо кількість каскадів однакову 3.

Попередньо вибираємо схему вихідного каскаду, тип підсилюючих приладів та орієнтовну величину коефіцієнта посилення.

>Рассчитаем вихідний напруга підсилювача:

U>вих = U>вх ·KU (2.7)

U>вих = 130 ·25·10-3 = 3,25 У

>Рассчитаем напругаколлекторного харчування підсилювача:

Єдо = Uбер +2·U>вих+0,1 Єдо (2.8)

Єдо = (0,45+2·3,25) / 0,9 = 7,72 У

Приймаємо стандартне найближче напруга – 9 У

Оскільки 3 каскаду то розподіляємо загальний коефіцієнт посилення по каскадам:

ДоU = KU1·KU2·KU3 = 1·20·6,5 = 130 (2.9)

Приймаємо KU1<1, KU2 20, KU3 ≥ 6,5.

2.1  Розрахунок вихідного каскаду

Як вихідного каскаду вибираємо каскад із загальнимемиттером і зміщенням постійною напругою бази. Схема каскаду представлена на рис. 6

+E>k

>R7R10 З 6

>C4

>VT3

>R8R9C5 U>вих


Малюнок 6 Вихідний каскад підсилювача

Використовуємо у тому підсилювачі транзисторКТ315 Оскільки його характеристики (таблиця 2.1) задовольняють пред'явленим вимогам.


Таблиця 2.1 Параметри біполярного транзистораКТ 315 А.

I>kmax,mA

U>ке>max, B

U>kб, B

U >еб, B

>P >max,mBт

h 21е

U>k, B

I>k,mA

I>kб0 ,мкА

F грн, МГц

Здо,пФ

100 20 10 5 150 30..120 10 1 1 250 7

Проведемо динамічну характеристику транзистораКТ 315 На його вихідний характеристиці

I>КР = 5мА, I>бр = 0,1мА, U>кер = 5 У, U>бр = 0,45 У

Єдо = 9 У.

·Рассчитаем опір навантаження колектора :R10

>R10 = (Єдо - U>кер ) / I>КР = (9-5) / 5·10-3 = 800Ом (2.10)

>Виберем найближче стандартне опір :R10 = 820Ом

·Рассчитаемрассеиваемую потужність нарезистореR10:

Р R10 =R10· I>КР2 = 820·(5·10-3)2 = 0,0205 Вт (2.11)

>Округляем знайдену потужність до найближчого стандартного значення Р R10 = 0,125 Вт

>Виберем тип резистора –МЛТ.

·Рассчитаем опірR9, включене в ланцюгемиттера для температурної стабілізації:

>R9 = 0,1 Єдо / I>КР = 0,1·9 / 5·10-3 = 180Ом (2.12)

ПриймаємоR9 = 180Ом

·Рассчитаемрассеиваемую потужність нарезистореR9:


Р R9 =R9· I>КР2 = 180·(5·10-3)2 = 0,0045 Вт (2.13)

>Округляем знайдену потужність до найближчого стандартного значення Р R9 = 0,125 Вт

·Определим напруга усунення і струм з урахуванням за графіком

·Рассчитаем опір дільника:

>R7 = (Єдо - Uбер - U R9)/ (Iбуд+Iб),

де (2.14)

U R9 = I>КР·R9 = 5·10-3·180 = 0,9 У (2.15)

Iбуд = (2…5) Iб = 5·0,1·10-3 = 0,5мА (2.16)

Тоді з 2.14R7 :

>R7 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10-3 = 12750Ом

Приймаємо найближче значенняR7 = 13000Ом чи 13кОм

·Рассчитаемрассеиваемую потужність нарезистореR7:

Р R7 =R7· Iбуд2 = 13·103·(0,5·10-3)2 = 0,003 Вт (2.17)

>Округляем знайдену потужність до найближчого стандартного значення Р R7 = 0,125 Вт

·РассчитаемR8:

>R8 = (Uбер + U R9)/ Iбуд = (0,45+0,9)/0,5·10-3 = 2700Ом (2.18)

Приймаємо найближче значенняR8 = 2,7кОм

·Рассчитаемрассеиваемую потужність нарезистореR8:

Р R8 =R8· Iбуд2 =

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація