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:
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
Варіант:
8
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
Варіант 8
Виконав:
ст. гр. ІБ – 34
Перевірила:Кеньо Г. В.
Прийняла: Кеньо Г. В.
Львів, 2009 р.
Зміст:
зміст (перелік розділів пояснювальної записки) 2
технічне завдання 3
вступ 4
приклад розрахунку схеми з ввімкненням зі СЕ 5
приклад розрахунку схеми з ввімкненням зі СК 6
ескізний розрахунок структурної схеми 7
електричний розрахунок принципової схеми 8
розрахунок амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) 16
принципова схема розробленого ПНЧ 17
Розрахунок потужностей, розсіюваних на резисторах 18
перелік елементів до принципової схеми ПНЧ 19
таблиця аналогів 20
список використаної літератури 21
Технічне завдання:
Розрахувати ПНЧ за заданими параметрами:
-потужність навантаження Рн =15 Вт
-опір навантаження RН =6 Ом
- опір джерела струму RДЖ = 50 кОм;
- нижня робоча частота FH = 80 Гц;
- верхня робоча частота FB = 14 кГц;
- Коефіцієнт гармонік КГ =2%;
- діапазон зміни температури навколишнього середовища Δtº = -10º +50ºC;
- допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 3 дБ;
- допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 2,5 дБ;
- значення амплітуди вхідного сигналу Eг=3 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.
Теоретичний вступ
Ввімкнення біполярного транзистора за схемою зі спільним емітером
EMBED Word.Picture.8
Принципова схема каскаду на біполярному транзисторі, ввімкненому за схемою зі СЕ, наведена на рис. 3.1.
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою при наявності конденсатора С2 в ділянці робочих частот:
EMBED Equation.3 , (3.1)
де – S – крутизна характеристики біполярного транзистора:
EMBED Equation.3 (3.2)
h11E – вхідний опір біполярного транзистора, ввімкненого за схемою зі СЕ:
EMBED Equation.3 , (3.3)
EMBED Equation.3 - сумарний опір навантаження каскаду в ділянці робочих частот.
EMBED Equation.3 . (3.4)
Значення rБ та rЕ визначають у відповідності з (2.7) та (2.8).
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою при відсутності конденсатора С2:
EMBED Equation.3 . (3.5)
Якщо виконується умова S(rE + R4) >> 1, то коефіцієнт підсилення каскаду за напругою визначається за формулою:
EMBED Equation.3 . (3.6)
Вхідний опір транзистора при наявності місцевого зворотного зв’язку:
EMBED Equation.3 . (3.7)
Коефіцієнт підсилення каскаду за струмом:
EMBED Equation.3 . (3.8)
Вихідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 . (3.9)
Верхня гранична частота підсилення каскаду FВ визначається за формулою:
EMBED Equation.3 , (3.10)
де
EMBED Equation.3 , (3.11)
Ввімкнення біполярного транзистора за схемою зі спільним колектором (емітерний повторювач)
Принципова схема каскаду на біполярному транзисторі, ввімкненому за схемою зі СК, наведена на рис. 3.3.
Вхідний опір транзистора каскаду:
EMBED Equation.3 . (3.23)
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.3 . (3.24)
Коефіцієнт підсилення каскаду за струмом:
EMBED Equation.3 . (3.25)
Вихідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 . (3.26)
Верхня гранична частота підсилення каскаду:
EMBED Equation.3 , (3.27)
де
EMBED Equation.3 ; (3.28)
EMBED Equation.3 . (3.29)
Якісні характеристики різних схем ввімкнення біполярних транзисторів наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1.
Ескізний розрахунок структурної схеми:
Розраховують напругу живлення підсилювача:
EMBED Equation.3
і вибирають її зі стандартного ряду 6 В, 9 В, 12 В, 15 В, 18 В, 24 В, 27 В, 36 В, 45 В.
EMBED Equation.3 >1.2*2* EMBED Equation.3 =1,2*2*8,9=21,4 в
EMBED Equation.3 = +24 в
2.Вибираємо вхідний , вихідний і проміжні каскади. Кількість проміжних каскадів знаходимо так:
Розраховуємо необхідний коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою:
EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 =8,9 В
Розраховуємо необхідну кількість каскадів коефіцієнт підсилення одного каскаду не менший К1 = 50:
EMBED Equation.3
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 емітерного повторювача. Для другого та третього каскадів підсилення(проміжних каскадів) 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 = 1 дБ; МН2ДБ = 0,27 дБ; МН3ДБ = 0,27 дБ; МН4ДБ = 0,27 дБ; МН5ДБ = 1.1 дБ; тобто МНДБ = 3 дБ.
Розраховуємо вихідний двотактного емітерний повторювач:
IH = UH/RH = 8,9 /6 = 1,5 А.
IК0 = (0,05...0,15)* IH
IК0= (0,05...0,15) *1,6 = (75…225) мА.
Вибираємо IК0 = 100 мА.
Для вихідного каскаду вибираємо транзистори VT5 типу КТ815Б та VT6 типу КТ814Б:
Розраховуємо максимальний струм бази транзистора VT5:
EMBED Equation.3 мА.
EMBED Equation.3 .
Оскільки IД04 = IК03, то
EMBED Equation.3 мА.
Вибираємо IД04 = IК03 = 200 мА.
Розраховуємо опір резистора колекторного навантаження транзистора VT3:
EMBED Equation.3 Ом.
Вибираємо R13=100 Ом.
Розраховуємо вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача:
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 Ом.
RВХ4 = h11E4 || R12 = 488|| 100= 83 Ом.
Розраховуємо частотні спотворення вихідного емітерного повторювача на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 MГц.
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 пФ.
EMBED Equation.3
Коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 .
Необхідна амплітуда вхідного сигналу вихідного каскаду:
EMBED Equation.3 В.
Вихідний опір вихідного каскаду:
EMBED Equation.3 Ом.
Розраховуємо номінальне значення ємності розділювального конденсатора на виході:
EMBED Equation.3 мкФ.
Вибираємо С5 = 1200 мкФ.
Розраховуємо потужність розсіювання на колекторі одного транзистора:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 мВт.
РК4 = 34 мВт < РКД = 1000 мВт.
Розраховуємо потужність, яка споживається від джерела живлення:
EMBED Equation.3 Вт.
Розраховуємо частотні спотворення на верхній граничній частоті, які вносяться навантаженням:
EMBED Equation.3 МГц,
EMBED Equation.3 Ом,
EMBED Equation.3 пФ.
EMBED Equation.3 ; мв5дб = 0,000025 дБ.
Для вибору початкового режиму роботи транзисторів вихідного каскаду використовуємо діоди VD1 і VD2 типу КД503А
Розраховуємо схему вхідного каскаду - емітерного повторювача:
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 =1,4
2. Вибирають струм спокою транзистора ІК0 з умови:
ІК0 = (1...2) EMBED Equation.3 =1,4…2,8
ІК0= 1,5
3. Розраховують номінальне значення опору резистора R3 з умови, що спад напруги на транзисторі і резисторі в статичному режимі є рівними:
EMBED Equation.3 = 8 Ом
4. Розраховують струм бази транзистора, який забезпечує режим роботи каскаду:
EMBED Equation.3 =1,5/60=25 мА
5. Визначають струм дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 =50..250 мА
EMBED Equation.3 =150 мА
6. Розраховують номінальне значення опорів резисторів дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 =(24-0,6)/0,15=156 Ом
EMBED Equation.3 =1,5*5,6+0,6=9 В
EMBED Equation.3 =0,6/(0,15-0,025)=5,6 Ом
7. Розраховуємо вхідний опір транзистора емітерного повторювача та вхідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 =270|| 5,6||156=5,9 Ом
8. Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 =0,99
9. У відповідності з (3.26) визначають вихідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 =23 Ом
10. Розраховуємо верхню граничну частоту підсилення каскаду:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 =50000 EMBED Equation.3 5,6 EMBED Equation.3 156 EMBED Equation.3 5,9=13 Ом
СЕКВ = СК. = 100 Пф
11. Розраховуємо частотні спотворення каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
13. Розподіляєм частотні спотворення каскаду на нижній граничній частоті МН між конденсаторами С1 та С2:
EMBED Equation.3 =1,5+1,5
14. Розраховуємо значення ємностей розділювальних конденсаторів С1 та С2:
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 мкФ
EMBED Equation.3 =1200 мкФ
EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 мкФ
EMBED Equation.3 = 1000 мкФ
15. Перевіряють виконання умови
EMBED Equation.3 умова виконується
16. Розраховують потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора:
EMBED Equation.3 =1,5*(24-9,5)=6Вт
РК < РКД.
умова виконується
Розраховуємо проміжні каскади 3,2:
РОЗРАХУЄМО третій КАСКАД:
Оскільки вхідний опір п’ятого каскаду є навантаженням для четвертого каскаду , то
RВХ4 =Rн3=83 Ом.
UH3 = UВХ4 = 9 В.
Опір резистора емітерної стабілізації:
IК03 = 200мА.
EMBED Equation.3 Ом.
Вибираємо R13= 1 кОм.
Напруга на базі транзистора VT4 по відношенню до загальної шини:
EMBED Equation.3 В.
Для проміжних підсилювальних каскадів беремо транзистори КТ3102В:
Розраховуємо струм бази транзистора в статичному режимі: EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Вибираємо струм дільника базового зміщення та розраховуємо номінальні значення опорів дільника:
EMBED Equation.3 мкА.
Вибираємо IД03 = 2 мА.
EMBED Equation.3 кОм.
Вибираємо R15 = 10 кОм
EMBED Equation.3 5,9 кОм.
Вибираємо R11 = 10 кОм.
Розраховуємо вхідний опір третього проміжного каскаду:
EMBED Equation.3 Ом,
EMBED Equation.3 Ом,
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 Ом.
Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 =R19 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 =200*113/(200+113)=89 Ом
EMBED Equation.3 А/В.
Необхідна амплітуда вхідного сигналу:
EMBED Equation.3 мВ.
Частотні спотворення вихідного каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 кГц;
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 пФ.
EMBED Equation.3 МВ3ДБ = 0,19 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:
EMBED Equation.3 дБ, МНС4 = 0.27
EMBED Equation.3 мкФ.
C4 = 150 мкФ.
EMBED Equation.3 мкФ.
C6 = 150 мкФ.
ДРУГИЙ КАСКАД:
Розраховуємо номінальні величини елементів та вибираємо режими роботи другого каскаду. Вихідними даними для розрахунку є:
EMBED Equation.3 кОм, EMBED Equation.3 мВ, EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 мкА.
EMBED Equation.3 мкА.
Вибираємо ІК02 = 0,15мА.
EMBED Equation.3 кОм.
Уточняємо значення струму колектора транзистора VT2 в статичному режимі і розраховуємо номінальне значення опору резистора емітерної стабілізації:
EMBED Equation.3 кОм.
Вибираємо R9 = 46 кОм.
Розраховуємо потенціал бази транзистора першого проміжного каскаду по відношенню до загальної шини і вибираємо режими роботи дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 В.
EMBED Equation.3 мкА.
EMBED Equation.3 мкА.
Вибираємо ІДО2 = 50 мкА.
EMBED Equation.3 кОм.
Вибираємо R5 = 390 кОм.
EMBED Equation.3 кОм.
Вибираємо R6 = 390 кОм.
Інші параметри першого проміжного каскаду, визначені у відповідності з раніше приведеною методикою:
EMBED Equation.3 Ом.
EMBED Equation.3 Ом,
EMBED Equation.3 кОм.
RВИХ2 = R7 = 144 кОм.
EMBED Equation.3 .
S2 = S3
EMBED Equation.3 мВ.
Розподіляємо частотні спотворення на нижній граничній частоті між роздільним та блокувальним конденсаторами другого каскаду:
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 дБ,
Визначаємо значення ємності розділювального конденсатора: EMBED Equation.3 мкФ.
С3 = 500 мкФ.
Розрахунок амплітудно-частотної характеристики (АЧХ):
Принципова схема розробленого ПНЧ:
Розрахунок потужностей, розсіюваних на резисторах:
2. P= EMBED Equation.3 * EMBED Equation.3 =156*36=0.35 Вт
3. P =R3* EMBED Equation.3 =5.6*0.000001=0.0065 Вт
4. P=R4* EMBED Equation.3 =8*0.2=0,16Вт
5. P=R5*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =390000*0.000001=0.039 Вт
6. P=R6*( EMBED Equation.3 - EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =390000*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0.01 Вт
7. P=R7*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =43000*(3* EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0.036Вт
8. P=R8*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =1000*(0.002) EMBED Equation.3 =0.09Вт
9. P=R9*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =46000*(0.001) EMBED Equation.3 =0.016Вт
10.P=R10*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =10000*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0,002 Вт
11.P=R11*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =10000*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0,06 Вт
12.P=R12*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =57*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0,031 Вт
13.P=R13*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 = 1*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0.03Вт
14.P=R14*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 = 200*( EMBED Equation.3 ) EMBED Equation.3 =0.0154Вт
Перелік елементів до принципової схеми ПНЧ.
Таблиця аналогів:
Список літератури, використаної 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, ДУЛП, 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