Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Підсилювач низької частоти
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2009
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Група:
ІБ – 34
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет (Львівська політехніка(
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни (Електроніка та мікросхемотехніка(
на тему:(Підсилювач низької частоти(
Зміст:
зміст (перелік розділів пояснювальної записки) ---------------------------- 2
технічне завдання ---------------------------- 3
вступ ---------------------------- 4
ескізний розрахунок структурної схеми ---------------------------- 5
електричний розрахунок принципової схеми ---------------------------- 6
розрахунок амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) ------------------------ 18
принципова схема розробленого ПНЧ ---------------------------- 19
перелік елементів до принципової схеми ПНЧ ---------------------------- 20
таблиця аналогів --------------------------- 21
список використаної літератури ---------------------------- 22
Технічне завдання:
Розрахувати ПНЧ за заданими параметрами:
-потужність навантаження Рн =6 Вт
-опір навантаження RН =8 Ом
- опір джерела струму RДЖ = 500 кОм;
- нижня робоча частота FH = 30 Гц;
- верхня робоча частота FB = 35 кГц;
- Коефіцієнт гармонік КГ =0,02%;
- діапазон зміни температури навколишнього середовища Δtº = 0º (+50ºC;
- допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 2 дБ;
- допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 2,5 дБ;
- значення амплітуди вхідного сигналу Eг=0,5 мВ
Вступ
Курсова робота з дисципліни “Аналогові електронні пристрої” виконується студентом під час вивчення теоретичного курсу та проходження практичних занять. Широке використання підсилювачів та їх різноманітність визначили зміст курсової роботи.
Під час виконання курсової роботи студент вчиться вибирати та обґрунтовувати структурну та принципову схеми підсилювача, розраховувати основні параметри структурної схеми, вибирати підсилювальні елементи та їх статичні режими, розраховувати режимозадаючі та термостабілізуючі ланки, визначати динамічні показники та частотні характеристики, вибирати операційні підсилювачі у відповідності з заданими параметрами підсилювача низької частоти. Разом з тим, студент вчиться користуватися технічною та довідковою літературою, правильно вибирати сучасні радіотехнічні елементи та вузли.
У методичних вказівках надаються загальні рекомендації щодо порядку та суті роботи, користуючись якими студент більш глибоко засвоює значне коло питань, пов’язаних з проектуванням підсилювачів низької частоти. Під час виконання курсової роботи можуть бути використані першоджерела, перелік яких наведений у даному посібнику, а також інші методичні вказівки та джерела, які стосуються проектування підсилювачів низької частоти (ПНЧ).
Для визначення смуги пропускання студент повинен засвоїти принцип побудови та застосування амплітудно-частотної характеристики. Для перевірки відповідності частотної характеристики розрахованого ПНЧ заданим параметрам, студент виконує комп’ютерний аналіз амплітудно-частотної характеристики ПНЧ, користуючись відомою методикою [1].
Для більшої наочності в методичних вказівках наведені приклади розрахунку окремих каскадів ПНЧ, структурної схеми ПНЧ та його повної принципової схеми. Наведено також можливі варіанти повних принципових схем ПНЧ.
Ескізний розрахунок структурної схеми:
Розраховують напругу живлення підсилювача:
і вибирають її зі стандартного ряду 6 В, 9 В, 12 В, 15 В, 18 В, 24 В, 27 В, 36 В, 45 В.
>1.2*2*=1,2*13,8=16,6в
= +18 в
2.Вибираємо вхідний , вихідний і проміжні каскади. Кількість проміжних каскадів знаходимо так:
Розраховуємо необхідний коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою:
.
=16,6
Розраховуємо необхідну кількість каскадів коефіцієнт підсилення одного каскаду не менший К1 = 50:
тобто у підсилювачі необхідно передбачити три каскади підсилення за напругою на транзисторах з коефіцієнтом підсилення транзисторів за струмом h21Е > 50.
Враховуючи значення опору джерела сигналу для вхідного каскаду вибираємо схему витікового повторювача. Для першого, другого та третього каскадів підсилення вибираємо схему ввімкнення транзисторів зі СЕ, яка забезпечить необхідний коефіцієнт підсилення сигналу за напругою. Для вихідного каскаду вибираємо схему двотактного емітерного повторювача.
Електричний розрахунок принципової схеми:
У відповідності з рекомендаціями таблиці 5.1. розподіляємо частотні спотворення в ділянці нижніх частот між каскадами наступним чином: МН1ДБ = 0,1 дБ; МН2ДБ = 0,27 дБ; МН3ДБ = 0,27 дБ; МН4ДБ = 0,27 дБ; МН5ДБ = 1.1 дБ; тобто МНДБ = 2 дБ.
Розраховуємо вихідний емітерний повторювач:
IH5 = UH/RH = 6,9 /8 = 860 мА.
IК05 = (0,05...0,15)
IH5 = (0,05...0,15) 0,86 = (43...129) мА.
Вибираємо IК05 = 50 мА.
Для вихідного каскаду вибираємо транзистори VT5 типу КТ815Б та VT6 типу КТ814Б:
Тип
транзистора
Провід-
ність
UКД
В
IКД
мА
РКД
мВт
h21E
CK
пФ
(
пс
FT
МГц
IOK
мкА
КТ815Б
п-р-п
40
1500
1000
40-80
60
5500
3
50
Тип
транзистора
Провід-
ність
UКД
В
IКД
мА
РКД
мВт
h21E
CK
пФ
(
пс
FT
МГц
IOK
мкА
КТ814Б
р-п-р
40
1500
1000
40-80
60
5500
3
50
Розраховуємо максимальний струм бази транзистора VT5:
мА.
.
Оскільки IД05 = IК04, то
мА.
Вибираємо IД05 = IК04 = 100 мА.
Розраховуємо опір резистора колекторного навантаження транзистора VT3:
Ом.
Вибираємо R17=100 Ом.
Розраховуємо вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача:
Ом.
Ом.
Ом.
RВХ5 = h11E5 || R17 = 610|| 100= 6,1 Ом.
Розраховуємо частотні спотворення вихідного емітерного повторювача на верхній граничній частоті:
MГц.
Ом.
пФ.
Коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою:
.
Необхідна амплітуда вхідного сигналу вихідного каскаду:
В.
Вихідний опір вихідного каскаду:
Ом.
Розраховуємо номінальне значення ємності розділювального конденсатора на виході:
мкФ.
Вибираємо С5 = 1200 мкФ.
Розраховуємо потужність розсіювання на колекторі одного транзистора:
мВт.
РК5 = 4.45 мВт < РКД = 1000 мВт.
Розраховуємо потужність, яка споживається від джерела живлення:
Вт.
Розраховуємо частотні спотворення на верхній граничній частоті, які вносяться навантаженням:
МГЦ,
ОМ,
ПФ.
; МВ6ДБ = 0,00004 дБ.
Для вибору початкового режиму роботи транзисторів вихідного каскаду використовуємо діоди VD1 і VD2 типу КД503А
Розраховуємо схему вхідного каскаду - витікового повторювача:
(зі спільним стоком):
Візьмемо польовий транзистор КП 303 в :
Тип
транзистора
Провід-
ність
UСД
В
IСД
мА
РСД
мВт
S
мА/B
C11
пФ
С12
пФ
Iс0
мА
Uп
В
FT
мГц
IOK
нА
КП303В
р-п, п-канал
25
20
300
4
6,0
2,0
3
2
100
1,0
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
=0,87 А
2. Вибирають струм спокою польового транзистора ІС0 з умови:
=3*=2,61 mA
3. Розраховують номінальне значення опору резистора R4 з умови, що при допомозі дільника R2, R3 на заслоні польового транзистора встановлюється потенціал, рівний половині напруги живлення:
=(3+9)/(4*0,001)=300 Ом,
де UЗ0 – зміщення між заслоном та витоком транзистора в робочій точці
4. Вибирають номінальні значення опорів резисторів дільника зміщення
=10 МОм
=12МОм
5. Розраховуємо вхідний опір каскаду:
=144/24=6 МОм.
6. Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
=1/(1+1/(0,004*6000000))=0,999,
де S – крутизна характеристики транзистора.
7. Розраховуємо вихідний опір каскаду:
=250*300/550=136,4 Ом.
8. Розраховуємо верхню граничну частоту підсилення каскаду:
=1/(2*3,14*560**2* )=142,2 кГц;
=920*/156/=590 кОм
=2 мкФ.
9. Розраховуємо частотні спотворення на верхній граничній частоті:
=1,03. =0,24 Дб
10. Розподіляють частотні спотворення каскаду на нижній граничній частоті МН між конденсаторами С1 та С2:
=0,05+0,05 (Дб).
11. Розраховуємо значення ємності розділювальних конденсаторів С1 та С2:
=0,16/(30*6,005*1000*0,99)=0,9 мкФ
=1 мкФ
=0,16/(30*142,4*0,99)=37 мкФ.
=40 мкФ
12. Визначають необхідну амплітуду вхідного сигналу:
мВ
13. Перевіряють виконання умови
.
0,0005<18
умова виконується.
14. Розраховують потужність, яка розсіюється на стоку транзистора:
=0,003*(18-0,003*300)=0,05 Вт
Перевіряють, чи виконується умова:
РС < РСД
РСД= =0.5 Вт
0,05<0.5
умова виконується.
15. Розраховують потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення:
Р0 = ЕЖ ( ІС0=18*0,003=0,54 Вт
Розраховуємо проміжні каскади 4,3,2:
РОЗРАХУЄМО ЧЕТВЕРТИЙ КАСКАД:
Оскільки вхідний опір п’ятого каскаду є навантаженням для четвертого каскаду , то
RВХ5 =Rн4=6,1 Ом.
UH4 = UВХ5 = 7 В.
Опір резистора емітерної стабілізації:
IК04 = 100 мА.
Ом.
Вибираємо R19 = 200 Ом.
Напруга на базі транзистора VT4 по відношенню до загальної шини:
В.
Для проміжних підсилювальних каскадів беремо транзистори КТ3102В:
Тип
транзистора
Провід-
ність
UКД
В
IКД
мА
РКД
мВт
h21E
CK
пФ
(
пс
FT
МГц
IOK
мкА
КТ3102В
п-р-п
30
100
250
200-500
6
100
300
0,1
Розраховуємо струм бази транзистора в статичному режимі:
Вибираємо струм дільника базового зміщення та розраховуємо номінальні значення опорів дільника:
мкА.
Вибираємо IД04 = 1 мА.
кОм.
Вибираємо R15 = 22 кОм
3,5 кОм.
Вибираємо R16 = 4 кОм.
Розраховуємо вхідний опір третього проміжного каскаду:
Ом,
Ом,
Ом.
Ом.
Вихідний опір каскаду:
Ом.
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
=R19 =200*96/(200+96)=65 Ом
А/В.
Необхідна амплітуда вхідного сигналу:
мВ.
Частотні спотворення вихідного каскаду на верхній граничній частоті:
кГц;
Ом.
пФ.
МВ3ДБ = 0,18 дБ.
Частотні спотворення в ділянці верхніх частот знаходяться в допустимих межах.
Частотні спотворення третього проміжного каскаду на нижній граничній частоті розподіляємо між конденсаторами С6 та С8:
дБ, МНС4 = 0.27
мкФ.
C4 = 200 мкФ.
мкФ.
C8 = 200 мкФ.
РОЗРАХУЄМО ТРЕТІЙ КАСКАД:
Оскільки вхідний опір четвертого каскаду є навантаженням для третього каскаду , то
RВХ4 =Rн3=96 Ом.
UH3 = UВХ4 = 60 мВ.
Опір резистора емітерної стабілізації:
IК03 = 312 мА.
Ом.
Вибираємо R14 = 22Ом.
Напруга на базі транзистора VT3 по відношенню до загальної шини:
В.
Для проміжних підсилювальних каскадів беремо транзистори КТ3102В:
Тип
транзистора
Провід-
ність
UКД
В
IКД
мА
РКД
мВт
h21E
CK
пФ
(
пс
FT
МГц
IOK
мкА
КТ3102В
п-р-п
30
100
250
200-500
6
100
300
0,1
Розраховуємо струм бази транзистора в статичному режимі:
Вибираємо струм дільника базового зміщення та розраховуємо номінальні значення опорів дільника:
мА.
Вибираємо IД04 = 3 мА.
кОм.
Вибираємо R10 = 4 кОм
3,75 кОм.
Вибираємо R11 = 4 кОм.
Розраховуємо вхідний опір третього проміжного каскаду:
Ом,
Ом,
Ом.
Ом.
Вихідний опір каскаду:
кОм
кОм.
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
=R14 =22*258/22+258=20,3 Ом
А/В.
Необхідна амплітуда вхідного сигналу:
мВ.
Частотні спотворення вихідного каскаду на верхній граничній частоті:
кГц;
Ом.
пФ.
МВ3ДБ = 16,52 дБ.
Частотні спотворення в ділянці верхніх частот значно перевищують допустимі. Зменшити частотні спотворення можна шляхом введення місцевого зворотного зв’язку за рахунок величини додаткового резистора між емітером транзистора VT3 та точкою з’єднання резистора R13 і конденсатора С7. Зменшуємо коефіцієнт підсилення третього каскаду до 5.При введені місцевого зворотного зв’язку коефіцієнт підсилення третього каскаду становитиме:
звідки:
.
Ом.
Вибираємо = 6 Ом.
Уточнюємо розрахунки, на які впливає коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
кОм.
кОм.
пФ.
У цьому випадку:
кОм.
МГц.
Частотні спотворення третього каскаду на верхній граничній частоті в цьому випадку становитимуть:
(МН3ДБ = 0,009 дБ.)
Частотні спотворення третього каскаду на нижній граничній частоті розподіляємо між конденсаторами С6 та С8:
дБ, МНС6 = 0,009.
мкФ.
Значення ємності блокувального конденсатора С7 в колі емітера визначається з урахуванням місцевого зворотного зв’язку за рахунок додаткового резистора Rz:
мкФ.
C7 = 1000 мкФ.
РОЗРАХУЄМО ДРУГИЙ КАСКАД:
Розраховуємо номінальні величини елементів та вибираємо режими роботи другого каскаду. Вихідними даними для розрахунку є:
кОм, мВ, Ом.
мкА.
мкА.
Вибираємо ІК02 = 0,05мА.
кОм.
Уточняємо значення струму колектора транзистора VT2 в статичному режимі і розраховуємо номінальне значення опору резистора емітерної стабілізації:
кОм.
Вибираємо R9 = 50 кОм.
Розраховуємо потенціал бази транзистора першого проміжного каскаду по відношенню до загальної шини і вибираємо режими роботи дільника базового зміщення:
В.
мкА.
мкА.
Вибираємо ІДО2 = 50 мкА.
кОм.
Вибираємо R5 = 360 кОм.
кОм.
Вибираємо R6 = 100 кОм.
Інші параметри першого проміжного каскаду, визначені у відповідності з раніше приведеною методикою:
Ом.
Ом,
кОм.
RВИХ2 = R7 = 144 кОм.
.
S2 = S3
мВ.
Розподіляємо частотні спотворення на нижній граничній частоті між роздільним та блокувальним конденсаторами другого каскаду:
,
дБ,
Визначаємо значення ємності розділювального та блокувального конденсаторів:
мкФ.
С10 = 4,7 мкФ.
мкФ.
С9 = 1000 мкФ.
Розрахунок амплітудно-частотної характеристики (АЧХ):
Принципова схема розробленого ПНЧ:
Перелік елементів до принципової схеми ПНЧ.
Позначення
Найменування
К-ть
Конденсатори
С1
К50 –35 – 16В – 1 мкФ
1
С3
К10 – 17 – Н30 – 1,1 мкФ ± 20%
1
С4
К50 – 16 – 25В – 200 мкФ
1
С5
К50 – 16 – 25В –1200 мкФ
1
С6
К50 – 16 – 25В –40мкФ
1
С7
К50 – 16 – 25В –1000 мкФ
1
С8
К50 – 16 – 25В – 200 мкФ
1
С9
К50 – 16 – 25В –1000 мкФ
1
С10
К10 – 17 – Н30 –4,7мкФ ± 20%
1
Резистори:
R2
C2–23–0,25 – 12 МОм ± 5%
1
R3
C2–23–0,25 – 12 МОм ± 5%
1
R4
CП3–38–0,25 – 300 Ом ± 20%
1
R5
CП3–38–0,25 – 360 кОм ± 20%
1
R6
CП3–38–0,25 –100 кОм ± 20%
1
R7
СП5–16ТА–0,25 –144 кОм ± 20%
1
R9
CП3–38–0,25 –50 кОм ± 20%
1
R10
СП5–16ТА–0,25 – 4кОм ± 20%
1
R11
СП5–16ТА–0,25 – 4кОм ± 20%
1
R12
CП3–38–0,25 –12 кОм ± 20%
1
R14
C2– 23–2 –22 Ом ± 5%
1
R15
СП5–16ТА–0,25 –22кОм ± 20%
1
R16
СП5–16ТА–0,25 – 4 кОм ± 20%
1
R17
C2– 23–2 –86 Ом ± 5%
1
R19
CП3–38–0,25 – 200 Ом ± 20%
1
Напівпровідникові елементи
VD1,VD2
Діод КД503А
2
VT5
Транзистор КТ815Б
1
VT6
Транзистор КТ814Б
1
VT1
Транзистор КП 303 в
1
VT2, VT3, VT4
Транзистор КТ3102В
3
Таблиця аналогів:
Напівпровідникові елементи
Аналоги
Транзистор КТ814Б
BD166
Транзистор КТ815Б
BD167
Діод КД503А
1N4147
Транзистор КТ3102В
BC108BP
Транзистор КП 303 в
2N5668
Список літератури, використаної при складанні методичних вказівок та рекомендованої до застосування при виконанні курсової роботи:
1. Грицьків Р.Д. Методичні вказівки до оформлення курсових робіт і проектів /основні вимоги/, Львів, ЛПІ, 1990.
2. Волошанська Н.Г., Сніцарук Л.А. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни (Аналогові електронні пристрої(.-Львів, ДУ(ЛП(, 1994.
3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Под ред. С.В. Якубовского, - М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.
4. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник /А.А. Бококов, А.Б. Гинцевич, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1982. - 744 с.
5. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник /А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989. – 384 с.
6. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник: /А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др., Под ред. А.В. Голомедова. -М.: Радио и связь, 1989. – 640 с.
7. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Советское радио, 1979. – 268 с.
8. Синклер Ян. Введение в цифровую звукотехнику. Пер. с анг. – М.: Энергоатомиздат, 1980. – 80 с.
9. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988. – 400 с.
10. Техника высококачественного звуковоспроизведения. /Н.Е. Сухов, С.Д. Бать, В.В. Колосов, А.Г. Чуканов. – К.: Техніка, 1985. – 160 с.
11. Верекин Л.Е. Бестрансформаторные усилители мощности. – М.: Радио и связь, 1984. – 128 с.
12. Цыкина А.В. Электронные усилители. – М.: Радио и связь, 1982. – 288 с.
13. Аскаев Д.И., Болотников В.А. Функциональные узлы высококачественного звуковоспроизведения. – М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.
14. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот./Безладнов Н.Л., Герценштейн Б.Я., Котелов Д.К. Под ред. Н.Л. Безладнова. – М.: Связь, 1978. – 368 с.
15. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1983. – 264 с.
16. Мандзій Б.А., Желяк Р.І. Основи аналогової мікросхемотехніки. Посібник для студентів радіотехнічних спеціальностей вузів України. /Під ред. д.т.н., проф. Мандзія Б.А., - Львів, (Тезаурус(, 1993. – 186 с.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора