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:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра захисту інформації
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Група:
ІБ-32
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ІКТА
Кафедра захисту
інформації
Курсова робота
з дисципліни
“Електроніка та мікросхемотехніка”
на тему:
“Підсилювач низької частоти”
Курсова робота
студента ІІІ курсу
група ІБ - 32
Флиса Володимира
Перевірила та прийняла:
____________________
Львів – 2008
Зміст
Технічне завдання ………………………………………………...……….….С.3.
Вступ ……………………………………………………………………...……С.4.
1. ЕСКІЗНИЙ РОЗРАХУНОК ПІДСИЛЮВАЧА
1.1. Розрахунок коефіцієнта підсилення і допустимих параметрів транзистор
рів …….…………………………..……………………………………….С.5.
1.2. Ескізний розрахунок параметрів вихідного каскаду ………………….С.6.
1.3. Визначення типу вхідного каскаду та його активного елемента ……..С.6.
1.4. Вибір типу транзисторів, ОП і уточнення кількості каскадів ……...…С.7.
2. ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ ПІДСИЛЮВАЧА
2.1. Розрахунок електричної сжеми вихідного каскада ………………..…С.11.
2.2. Розрахунок вхідного каскаду підсилення на операційному підсилювачі…
……………………………………………………………………………С.16.
2.3. Розрахунок частотних характеристик підсилювача ……………….....С.18.
Висновки ……………………………………………………………………...С.21.
Список використаної літератури ……………………………………………С.22.
Додатки …………………………………………………………………………С.23.
Технічне завдання
Розробити функційну схему широкосмугового підсилювача низької час тоти та провести розрахунки електричних схем каскадів. В якості попередньо го підсилювача, можна використовувати операційний підсилювач.
Підсилювач використовується як окремий блок попереднього підсиле ння аудіо сигналів.
Усі розрахунки проводяться з інженерною точністю.
Вихідні дані:
Вихідна потужність, Рвих, Вт ……………………………………………...14
Опір навантаження, Rн, Ом ……………………………………………….10
Коефіцієнт нелінійних спотворень, Кг, % ……………………………….1
Діапазон робочих частот:
частота нижнього зрізу, Fн, Гц …......…………………………....…….40
частота верхнього зрізу. fв, кГц …......…………………………....…...20
Коефіцієнт частотних спотворень:
на частоті нижнього зрізу, Мн, дБ ……………………………………..3
на частоті верхнього зрізу, Мв, дБ …………………………………….2
Діапазон зміни вхідної напруги, Евх, мВ ……………………………….0,2
Внутрішній опір джерела сигналу, Rдж, кОм ………………………...100
Діапазон регулювання вихідної потужності, Др, дБ …………………...20
Діапазон робочих температур:
мінімальна температура Тmin, °С …………………………………… – 10
максимальна температура Тmax, °С ………………………………….+ 45
Якщо параметри, які використовуються в процесі розробки не задані в технічному завданні (ТЗ), то вони вибираються самостійно, але з урахуванням ДЕСТ або прийнятим значенням.
У процесі проектування вирішуються наступні питання:
1. Розрахунок і складання структурної схеми.
2. Електричний розрахунок каскадів на постійному та змінному стру
мах.
3. Розрахунок частотних характеристик підсилювача.
Графічна частина:
1. Схема електрична принципова.
2. Перелік елементів.
Вступ
При проектуванні й розрахунку багатокаскадних підсилювачів вирішу ється ряд питань, які виникають при розгляді окремого підсилювального кас каду. До них відносяться: коефіцієнт підсилення багатокаскадного підсилюва ча за напругою, сумування спотворень сигналу, які вносять окремі каскади й кола підсилювачів, захист від міжкаскадних паразитних зв'язків, визначення вимог до джерела живлення за напругою живлення та за споживаним стру мом.
Для забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення за напругою, в багатокаскадних підсилювачах, як правило, застосовується послідовне з'єднання каскадів, а активні елементи - за схемою спільний емітер. Проте, питання ввімкнення транзистора не є однозначним і вирішується безпосередньо в процесі проектування. Зокрема, для узгодження великого вихідного опору попереднього каскаду, із малим опором навантаження - транзистор вмикається за схемою спільний колектор.
Розподіл заданих (допустимих) на підсилювач частотних спотворень проведений між каскадами таким чином, щоб при невисокій вартості і невеликих розмірах деталей схеми забезпечували необхідні параметри підсилювача низької частоти.
Перевірка вимог технічного завдання, здійснюється за допомогою частотних характеристик кожного каскада та їхньої сумарної характеристики.
1. ЕСКІЗНИЙ РОЗРАХУНОК ПІДСИЛЮВАЧА
1.1. Розрахунок коефіцієнта підсилення і допустимих
параметрів транзисторів
Структура багатокаскадних підсилювачів передбачає послідовне, паралельне або змішане (паралельно-послідовне) з'єднання між каскадами. Якщо має місце підсилювач низької частоти, то каскади з'єднуються послідовно, завдяки чому загальний коефіцієнт підсилення за напругою дорівнює [1]:
Кu = Ki, (1.1.1)
де Кі - коефіцієнт підсилений' за напругою і-го каскаду.
Також коефіцієнт підсилення за напругою можна розрахувати за відно шенням [1]:
Кu = U2m/U1m, (1.1.2)
де U1m - амплітуда вхідної напруги;
U2m - амплітуда вихідної напруги.
Визначимо максимальну амплітуду напруги на виході підсилювача [2]:
U2m ===16,8 В, (1.1.3)
Маємо:
Кu = U2m/U1m = 16,8/0,0005 = 33600.
Тоді мінімальна кількість каскадів визначається як [1]:
N = logK1 · KU = = = 3, (1.1.4)
де Кі - ЗО...100 - межі коефіцієнта підсилення за напругою одного каскаду [1].
Оскільки кількість каскадів - число ціле, то Nmin = 3.
Електричний режим роботи транзистора на постійному струмі, визнача ється з урахуванням його допустимих параметрів, які приводяться в довідни кових джерелах. Як правило, для забезпечення правильного вибору транзисто рів, визначаються максимальні величини проектованого пристрою [1]:
допустима напруга колектор-емітер:
Uк-е доп ≥ Uзал + Uко + U2m = 3·U2m = 3·16,8 = 50,4 В.
де Uкедоп- допустима напруга колектор-емітер вибраного транзистора, значе ння якої приводиться в довідниках;
Uзал = (1…2) В - напруга насичення колектор-емітер у потужних транзит торів;
Uко _ постійна складова колекторної напруги.
- частота, на якій модуль коефіцієнта підсилення транзистора рівний одиниці [1]:
ft ≥(5...10)·fB·h21e.
де h21e = 30...100 - коефіцієнт передавання за струмом малопотужних тран зиcторів [1].
ft ≥ 10·20·100=20000 кГц (20 МГц).
Справедливість цих умов, як правило, поширюється на всі транзистори проектованого підсилювача.
1.2. Ескізний розрахунок параметрів вихідного каскаду
Практично, вихідний каскад призначений для узгодження опорів передвихідного каскаду з навантаженням. Відтак, у залежності від опору навантаження. вихідний каскад може відноситись до підсилювачів напруги, струму або потужності. Визначення типу вихідного каскаду здійснюється за виконанням або невиконанням нерівності [1]:
Rвих ≥ (8…10)Rн, (1.2.1)
де Rвих - опір резистора, який вмикається у вихідне коло транзисто ра (колектор, емітер біполярного транзистора або стік, витік польового транзистора).
Якщо вихідний опір вмикається в коло колектора (стоку), то каскад відноситься до підсилювачів напруги, в іншому випадку підсилювач струму (потужності). Нажаль, визначити тип каскаду тільки за розрахованою величиною струму колектора неможливо, тому додатково скористаємось умовою [1]:
Iк max =, (1.2.2)
де Iк max - пікова величина колекторного струму транзистора вихідного каскаду.
Iк max = ==50,4 А.
Така величина колекторного струму є не може бути прийнята, тому проведемо аналіз схеми, в якій транзистор вмикається за схемою спільннй колектор (емітерний повторювач). Для такої схеми (1.2.1) записується дещо по іншому [1]:
RБ ≥(8…10)Rвих, (1.2.3)
Причому (1.2.3) переходить у рівність, якщо використовується схема двотактного емітерного повторювана з навантаженням у колі емітера. У таких схемах вибирається режим АВ, для якого (1.2.2) має вигляд [1]:
Iк max ===2.52 А.
У цьому випадку, емітерний повторювач можна будувати на транзисторах як середньої, так і великої потужності (провідність транзис торів може бути як різна, так і однакова), допустимий струм колектора яких, відповідає умові:
Iкдоп =(1,1…1,3)Iкпік=1,3·2,52=3,27 А [1].
1.3. Визначення типу вхідного каскаду та його
активного елемента
З метою отримати максимальне відношення сигналу/шум, вхідний каскад відноситься до підсилювальних, якщо виконується нерівність (1.2.1), в якій Rн = Rвх - вхідний опір проектованого підсилювача, а Rвих = Rдж - вихідний опір джерела сигналу, Відтак:
Rвх ≥(8...10) Rдж =10·100=1000 кOм, (1.3.1)
Величина, вхідного опору, визначається не тільки типом вхідного каскаду, але транзистором, на якому цей каскад будується. Наприклад, підсилювальний каскад на польовому транзисторі, забезпечує вхідний опір до (3...5) МОм [1], чого не можна сказати відносне біполярного транзистора.
Вхідний каскад можна також будувати на операційному підсилювачі (ОП), але в цьому випадку, для забезпечення (1.3.1), вибирається схема ввімкнення ОП [1]:
якщо RвхОП ≤ 10 кОм, то ОП вимикається за схемою інвертуючий підсилювач, (рис. 1.1, а).
якщо 10 кОм ≤ RвхОП ≤ (3…5) МОм, то ОП вмикається за схемою неінвертуючого підсилювача (рис. 1.1, б).
Рис. 1.1. Дві схеми ввімкнення ОП: а - інвертуючий підсилювач,
б - неінвертуючий підсилювач
У випадку неінвертуючого ввімкнення ОП, вхідний опір каскаду, визначається опором резистора R3 (рис. 1.1, б).
Отже в проектованому підсилювачі вхідний каскад будується на ОП, який вмикається за схемою неінвертуючого підсилювача.
1.4. Вибір типу транзисторів, ОП і оточнення кількості каскадів
Вибір типу транзисторів вихідного каскаду, здійснюється на підставі їхнього попереднього аналізу в п. 1.1, доповнивши його такими даними [1,2]:
напруга живлення вихідного каскаду:
Еж ≥ (1,1…1,3)·2·Uн, (1.4.2)
де 1,1…1,3 – коефіцієнт запасу.
Uн – амплітуда вихідної напруги в навантаженні.
Якщо задана потужність, то амплітуда напруги визначається як [1]:
Uн = = =16,7 В, (1.4.2)
Еж ≥ 2·1,3· Uн = 2,6·16,7 =43,42 В.
Приймаємо більше стандартне Еж = 45 В[1].
максимальна потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора [2]:
Рк max ≈0,2·Рн 0,2·14 = 2,8 Вт, (1.4.3)
На підставі отриманих даних вибираємо комплементарну пару транзисторів типу КТ973А (з-т-з) і КТ 972А із такими параметрами [3]:
- зворотний струм колектора, Iкбо, мА …………………………………………………..1 1
0
,6
: 1
Л-
+
50
- напруга насичення колектор – емітер, Uк-е.н, В ……………………………..0,6
- напруга насичення база – емітер, Uб-е.н, В …………………………………...1,2
- статичний коефіцієнт передачі струму в схемі спільний емітер, β, не менше ………………………………………………………………………………….750
ємність колектора, Ск, пФ …………..……………….………………………..50
постійна часу кола зворотного зв'язку, τ, по ……………….……….……….20
максимально допустимий струм колектора, Ік доп, А ……………….…………4
максимально допустима напруга база-емітер, Uб-e доп, В ………………................5
максимально допустима напруга колектор-емітер, Uк-e доп, В ……………….…60
допустима потужність, яка розсіюється на колекторі, Рк доп, Вт:
при Ткорп = 25°С ………….……………………………………...............................8 при Тот сер = 25°С ………………………………………………………..……..1,25
- тепловий опір перехід-середовище, Rт п-с, Вт/°С ……………….…..……...15,6
- максимальна температура переходу, Tп доп, °С ……………………..………....150
На інтервалі температур оточуючого середовища від +25 до +85°С максимально допустима потужність колектора розраховують за. формулою [3]:
Рк(Тmax) = ==1,25 Вт.
Перевірка: Рк(Тmax) = 1.25 Вт< Рк max = 2,8 Вт.
Уточнимо кількість каскадів у проектованому підсилювачі виходячи з того, що орієнтовне значенні коефіцієнта передавання за напругою для емітерного повторювача приймаються в межах (0,8...0,9) [1]:
Кu(Σ) = Кu/ Кu (еп) = 33600/0,8 = 42000.
Перераховуємо вхідну напругу емітерного підсилювача, яса буде вихідною ОП:
U1m(еп) = U2m/ Кu(еп) = 16,8/0,8 = 21 B.
У переважній більшості вихідна напруг ОП не більше ± 10 В, яка не забезпечить роботу вихідного каскаду, тому в проектованому підсилювачі, між вхідним і вихідним каскадами, вмикається проміжний каскад підсилення на біполярному транзисторі. Коефіцієнт підсилення: проміжного каскаду, приймається таким, щоби його вхідна напруга була менша за допустиму напруга на виході ОП тобто U1m(пр.к) < 10 В, наприклад, для Ku(пр.к) = 10, U1m(пр.к) = = 11,2/50 = 0,22 В < 10 В (вибране значенні менше середнього коефіцієнта підсилення одного каскада, межі якого приведені вище). Введення проміжного каскаду вирішує питання регулювання вихідної потужності (регулятор гучності).
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора