Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розрахунок підсилювача низької частоти на БТ з аналогом на ОП.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Аналогові електронні пристрої
Група:
РТ-31
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки
Національний університет (Львівська політехніка(
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни (Аналогові електронні пристрої(
на тему:
(Розрахунок підсилювача низької частоти на БТ з аналогом на ОП(
Виконав:
ст. гр. РТ – 31
Прийняв:
Блажкевич І.І.
Львів – 2006
Технічне завдання
Коефіціент підсилення напруги Ku ,дБ.........................................................................40
Потужність навантаження Рн,Вт.....................................................................................5
Нижня гранична частота ,Гц...................................................................................100
Верхня гранична частота, кГц.................................................................................100
Внутрішній опір джерела сигналу ,Ом................................................................100
Опір навантаження , Ом...........................................................................................50
Ємність навантаження ,пФ.......................................................................................50
Допустима нестабільність струму колектора , %...............................................0.05
9. Діапазон робочих температур, .................................................................+20...+50
Вступ.
В даний час підсилювачі дуже широко поширені практично у всіх сферах людської діяльності: у промисловості, техніці, медицині, музиці, на транспорті тощо. Підсилювачі є необхідним елементом будь-яких систем зв'язку, радіомовлення, акустики, автоматики. Але перш, ніж підсилювач став таким розповсюдженим йому довелося пройти дуже довгий шлях.
Активним елементом перших підсилювачів була електронна лампа. Такі підсилювачі були громіздкі, споживали багато енергії і швидко виходили з ладу. Тільки в середині ХХ сторіччя після довгих наполегливих пошуків і праць нарешті удалося вперше створити підсилювальний напівпровідниковий прилад, що заміняє електронну лампу. Це важливе відкриття зробило великий переворот у радіоелектроніці. Габарити транзисторних підсилювачів стали в кілька разів менше лампових, а споживана потужність – зменшилась в десятки разів. До того ж значно збільшилася надійність.
Але науково-технічний прогрес на цьому не зупинився. З'явилася перша мікросхема. Зараз широко застосовуються підсилювачі, цілком зібрані на мікросхемах і мікрозбірках. Практично єдина проблема на сьогоднішній день - це відвід тепла. Тому що потужні підсилювачі розсіюють велику кількість тепла, необхідно інтенсивно відводити це тепло, що не дозволяє мініатюризувати потужні підсилювачі.
Наступним етапом розвитку є технологія поверхневого монтажу кристалів. Технологія поверхневого монтажу кристалів забезпечує мініатюризацію радіоелектронної апаратури при збільшенні її функціональної складності. Навісні компоненти набагато менше, ніж ті, що монтуються в отвори, що забезпечує більш високу щільність монтажу і зменшує масогабаритні показники. Поряд з цим для більшої мініатюризації застосовують мікрозбірки і гібридні інтегральні схеми.
В даний час багато підсилювачів виконуються на друкованих платах. Застосування друкованих плат дало можливість, у порівнянні з об'ємними конструкціями, збільшити щільність монтажу, надійність, ремонтоздатність, зменшити масу конструкції, розкид параметрів і так далі.
В даній курсовій роботі при проектуванні схеми підсилювача доцільно розпочати з вихідного каскаду. В залежності від величини навантаження необхідно вибрати схему вихідного каскаду. Вхідні каскади підсилення будуються за класичними схемами. На вході ставимо диференційний каскад.
Відомо, що p-n перехід при зміні температури на 1 (С змінює свій струм на 0,6-1,3 %. Тому в залежності від заданої в ТЗ нестабільності колекторного струму (Ік вводимо емітерну стабілізацію, базові подільники, а при потребі і електронний опір. Електронний опір використовується в тому випадку, коли значення (Ік є дуже мале.
3.Аналіз технічного завдання
1.Розраховують напругу живлення підсилювача
З стандартного ряду вибираємо
2.Розрахунок необхідного коефіцієнта підсилення підсилювача :
3.Вибір необхідної кількості каскадів, щоб забезпечити необхідний коефіцієнт підсилення:
, де
- коефіцієнт підсилення одного каскаду для транзистора ввімкненого за схемою зі спільним емітером.
Вибираємо .
Кількість каскадів вибираємо рівним N=2.
4.Розподіл частотних спотворень в ділянці нижніх частот між каскадами та окремими елементами.
4.Структурна схема підсилювача низької частоти.
(1) (2) (3) (4)
Розділимо частотні спотворення в ділянці нижніх частот:
;
;
;
.
,
де - частотні спотворення .
5. Розрахунок підсилювача за постійним струмом.
Розрахунок вихідного емітерного повторювача.
Вихідні дані для розрахунку вихідного емітерного повторювача:
Напруга живлення ,В.................................................................................................24
Напруга навантаження ,В................................................................................................10
Нижня гранична частота ,Гц...................................................................................200
Верхня гранична частота, кГц.................................................................................200
Опір навантаження ,кОм...........................................................................................50
Ємність навантаження ,пФ.......................................................................................50
Вибір типу транзистора VT4 і VT5.
Вибраний тип транзисторів КТ814Б:
максимально допустима напруга переходу колектор - емітер
статичний коефіцієнт підсилення струму транзистора, ввімкненого за схемою зі загальним емітером
ємність колекторного переходу
стала часу зворотного зв‘язку на високій частоті
максимально-допустимий струм колектора транзистора
максимально допустима потужність, яка розсіюється на колекторі
напруга між базою та емітером в статичному режимі
Розрахунок вихідного емітерного повторювача:
1. Розрахунок амплітуди струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
,
.
2. Вибираємо струм спокою транзисторів ІКО :
;
;
.
3. Розраховуємо максимальне значення струму бази транзисторів вихідного емітерного повторювача:
;
.
4. Вибираємо струм дільника базового зміщення:
;
;
.
5. Визначаємо вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача :
,
,
, .
Звідси знаходимо
.
6. Розраховуємо номінальне значення резистора дільника базового зміщення .
Для розрахунку режим вихідного каскаду вибираємо таким, щоб в емітері транзистора в статичному режимі напруга дорівнювала половині напруги живлення.
.
7.Розраховуємо значення резистора :
;
; .
З стандартного ряду Е24 вибираємо значення .
8. Розраховуємо вхідний опір каскаду:
;
.
9.Розраховуємо вихідний опір каскаду:
10.Розраховуємо коефіцієнт підсилення за напругою.
.
11.Розраховуємо вхідну напругу, яку треба прикласти до каскаду:
.
12.Розраховуємо значення ємності :
;
.
З стандартного ряду Е6 вибираємо .
13.Розраховуємо частотні спотворення, які вносяться в схему паразитною ємністю :
;
.
14.Розрахувати частотні спотворення, які вносяться в схему вихідного емітерного повторювача:
;
;
.
15.Розраховуємо потужність, яка розсіюється в режимі максимального сигналу на одному транзисторі вихідного емітерного повторювача:
;
.
16.Перевіяємо, чи виконується умова
;
;
Отже, умова виконується.
Розрахунок схеми зі спільним емітером(3 каскад).
Вихідні дані для розрахунку схеми зі спільним емітером (СЕ) третього каскаду:
1. Напруга живлення ,В.......................................................................................................24
2. Напруга навантаження ,В..............................................................................................10,2
3. Нижня гранична частота ,Гц...........................................................................................200
4. Верхня гранична частота, кГц.........................................................................................200
6. Опір навантаження ,кОм...............................................................................................1,75
7. Частотні спотворення .........................................................................0,7 дБ (1,084 разів)
Вибір типу транзистора VT3.
Вибраний тип транзисторів КТ814Б:
максимально допустима напруга переходу колектор - емітер
статичний коефіцієнт підсилення струму транзистора, ввімкненого за схемою зі загальним емітером
ємність колекторного переходу
стала часу зворотного зв‘язку на високій частоті
максимально-допустимий струм колектора транзистора
максимально допустима потужність, яка розсіюється на колекторі
напруга між базою та емітером в статичному режимі
Розрахунок каскаду за постійною складовою.
1. Розраховуємо амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад у навантаженні:
.
Вибираємо струм спокою транзистора:
;
Вибираємо .
3. Розраховуємо номінальне значення опору резистора емітерної стабілізації з умови, що на ньому спадає 10%-20% напруги живлення:
.
З стандартного ряду Е24 вибираємо .
4. Розраховуємо струм бази:
.
5. Вибираємо струм дільника базового зміщення:
.
Отже, струм дільника базового зміщення .
6. Визначаємо потенціал бази транзистора в статичному режимі по відношенню до загальної шини:
;
.
7. Розраховуємо номінальні значення опорів резисторів дільника базового зміщення:
;
.
З стандартного ряду Е24 вибираємо: , .
8. Розраховуємо вхідний опір транзистора за умови наявності блокую чого конденсатора :
;
;
;
.
9. Розрахуємо вхідний опір каскаду:
;
10. Розраховуємо вихідний опір каскаду:
.
Розрахунок схеми зі спільним емітером(2 каскад).
Вихідні дані для розрахунку схеми зі спільним емітером (СЕ) другого каскаду:
1. Напруга живлення ,В.......................................................................................................21
2. Напруга навантаження ,мВ............................................................................................470
3. Нижня гранична частота ,Гц.........................................................................................200
4. Верхня гранична частота, кГц.........................................................................................200
6. Опір навантаження ,Ом.................................................................................................244
7. Частотні спотворення .........................................................................0,7 дБ (1,084 разів)
Вибір типу транзистора VT2.
Вибраний тип транзисторів КТ814Б:
максимально допустима напруга переходу колектор - емітер
статичний коефіцієнт підсилення струму транзистора, ввімкненого за схемою зі загальним емітером
ємність колекторного переходу
стала часу зворотного зв‘язку на високій частоті
максимально-допустимий струм колектора транзистора
максимально допустима потужність, яка розсіюється на колекторі
напруга між базою та емітером в статичному режимі
Розрахунок каскаду за постійною складовою.
1. Розраховуємо амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад у навантаженні:
.
Вибираємо струм спокою транзистора:
;
Вибираємо .
3. Розраховуємо номінальне значення опору , виходячи з умови, що на нього падає 40% напруги живлення:
.
З стандартного ряду Е24 вибираємо .
4. Розраховуємо номінальне значення опору резистора емітерної стабілізації з умови, що на ньому спадає 10%-20% напруги живлення:
.
З стандартного ряду Е24 вибираємо .
5. Розраховуємо струм бази:
.
6. Вибираємо струм дільника базового зміщення:
.
Отже, струм дільника базового зміщення .
7. Визначаємо потенціал бази транзистора в статичному режимі по відношенню до загальної шини:
;
.
8. Розраховуємо номінальні значення опорів резисторів дільника базового зміщення:
;
.
З стандартного ряду вибираємо: , .
9. Розраховуємо вхідний опір транзистора:
;
;
;
.
10. Розрахуємо вхідний опір каскаду:
;
.
8. Розраховуємо вихідний опір каскаду:
.
6.Розрахунок вхідного витокового повторювача.
Вихідні дані для розрахунку витокового повторювача:
1. Напруга живлення ,В.......................................................................................................18
2. Напруга навантаження ,мВ............................................................................................23,3
3. Нижня гранична частота ,Гц.........................................................................................200
4. Верхня гранична частота, кГц.........................................................................................200
5. Опір джерела сигналу ,кОм........................................................................................100
6. Опір навантаження , кОм..............................................................................................0,6
7. Частотні спотворення .........................................................................0,4 дБ (1,047 разів)
Вибір типу транзистора VT1.
Вибраний тип транзистора КП 303Б:
максимально допустима напруга переходу стік-витік
крутизна характеристики польового транзистора
вхідна ємність польового транзистора
вихідна ємність польового транзистора
максимально допустимий струм стоку транзистора
максимально допустима потужність, яка розсіюється на стоку транзистора
Розрахунок вхідного витокового повторювача:
1.Розрахуємо струм навантаження:
, .
2.Визначаємо струм стоку:
,
3.Розраховуємо опір R3:
,
З ряду Е24 вибираємо =100 кОм.
4.Вибираємо значення резисторів R1=R2, з умови що їх номінальне значення в 20 разів більше за опір джерела живлення.
5.Розрахуємо вхідний опір каскаду:
,
6.Розрахуємо коефіцієнт передавання за напругою:
,
7.Розрахуємо вихідний опір каскаду:
,
8.Розрахуємо частотні спотворення в ділянці ВЧ:
,
,
9.Розраховуємо коефіцієнт підсилення ВП за напругою з врахуванням його вхідного опору:
10.Розраховуємо яку вхідну напругу треба дати на вхід ВП:
,
11.Розрахуємо номінальні значення резисторів R4, R9 і конденсаторів С1, С3, С6:
,
З ряду Е24 вибираємо R4=3кОм, R9=1,5кОм.
За допомогою формули розрахуємо номінальні значення ємностей конденсаторів С1, С3.
,
З стандартного ряду вибираємо С1=3,3мкФ, С3=6,8мкФ.
Значення ємності конденсатора С6 вибираємо рівною 33мкФ.
7.Розрахунок нестабільності положення робочої точки у транзисторному каскаді.
Вихідні дані до розрахунку:
Мінімальний коефіцієнт підсилення транзистора за струмом.........................50
Максимальний коефіцієнт підсилення транзистора за струмом ..................150
Напруга на транзисторі в робочій точці ,В...........................................................15
Струм спокою транзистора , мА................................................................................1
Зворотний струм колекторного переходу транзистора , мкА................................1
Перехідний опір перехід - середовище , для малопотужних транзисторів, .............................................................................................................................0,7
Мінімальна температура навколишнього середовища , ...............................20
Максимальна температура навколишнього середовища , ............................50
Опір резистора колекторного навантаження , кОм.............................................10,3
Опір резистора емітерної стабілізації , кОм...........................................................3,6
Опір резистора дільника базового зміщення , кОм................................................91
Опір резистора дільника базового зміщення , кОм.............................................300
1. Розраховуємо потужність, що розсіюється на колекторі транзистора:
.
2. Визначимо мінімальну температуру переходу:
.
3. Визначимо максимальну температуру переходу:
.
4.Розрахуємо середнє значення коефіцієнта підсилення:
5.Розраховуємо додаткові коефіцієнти:
;
;
;
;
.
6.Розрахуємо приріст зворотного струму колектор-база:
;
;
;
;
;
А=0,02;
;
;
;
;
.
7. Розрахуємо зміну напруги зміщення транзистора:
;
.
8.Розрахуємо зміну струму колектора:
;
.
9.Визначаємо відносну зміну струму колектора:
,
10.Робимо перевірку чи виконуються умови:
,
,
, 5%>1,14%
Всі умови виконуються, отже розрахунок зроблено правильно.
8. Розрахунок підсилювача за змінною складовою.
Схема зі спільним емітером (СЕ) (третій каскад)
Розрахунок каскаду за змінною складовою.
1. Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою :
;
; ;
;
.
2. Розраховуємо коефіцієнт підсилення за струмом :
.
3. Визначаємо необхідну амплітуду вхідного сигналу :
.
4. Розраховуємо номінальну величину роздільної ємності :
Розподілимо частотні спотворення в ділянці нижніх частот каскаду:
;
;
.
Отже, ;
.
З стандартного ряду Е6 вибираємо .
5. Розраховуємо значення ємності блокую чого конденсатора :
.
З стандартного ряду Е6 вибираємо .
6. Розраховуємо частотні спотворення каскаду у ділянці верхніх частот:
;
;
;
;
.
Схема зі спільним емітером (СЕ) (другий каскад).
Розрахунок каскаду за змінною складовою.
1. Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою :
;
; ;
;
.
2. Розраховуємо коефіцієнт підсилення за струмом :
.
3. Визначаємо необхідну амплітуду вхідного сигналу :
.
4. Розраховуємо номінальну величину роздільної ємності :
Розподілимо частотні спотворення в ділянці нижніх частот каскаду:
;
;
.
Отже, ;
.
З стандартного ряду Е6 вибираємо .
5. Розраховуємо значення ємності блокую чого конденсатора :
.
З стандартного ряду Е6 вибираємо .
6. Розраховуємо частотні спотворення каскаду у ділянці верхніх частот:
;
;
;
;
.
9.АЧХ та ФЧХ підсилювача
10. Проектування підсилювача низької частоти з використанням операційних підсилювачів.
1.Визначаємо кількість каскадів на ОП:
;
.
2.Розрахуємо номінальне значення опорів і :
.
З стандартного ряду вибираємо .
3.Вибираємо , щоб забезпечити мінімальний дрейф.
4.Визначаємо номінали опорів і з умови .
.
5.Розподілемо частотні спотворення в ділянці нижніх частот:
;
.
6.Розрахуємо номінальні значення ємності конденсаторів і :
;
.
З ряду Е6 вибираємо .
7.Розраховуємо номінальне значення ємностей :
;
.
Вибираємо тип операційних підсилювачів з умов забезпечення верхньої граничної частоти при необхідному розмаху вихідної амплітуди :
;
;
Отже, в якості ОП вибираємо мікросхему 544УД2.
Позна-чення
Найменування
Кіль-
кість
Примітки
Конденсатори ОЖО.464.031 ТУ
C1
К50-35-25В-9мкФ
1
C2
К50-35-25В-470мкФ
1
C3
К50-35-25В-9мкФ
1
C4
К50-35-25В-9мкФ
1
C5
К50-35-25В-330мкФ
1
C6
К50-35-25В-68мкФ
1
C7
К50-35-25В-330мкФ
1
C8
К50-35-25В-22мкФ
1
Резистори ГОСТ7113-77
R1,R2
С2-23-0,25-3к±10%
2
R3
С2-23-0,25-2М±10%
1
R4
С2-23-0,25-2М±10%
1
R5
С2-23-0,25-75к±10%
1
R6
С2-23-0,25-27к±10%
1
R7
С2-23-0,25-6,2к±10%
1
R8
С2-23-0,25-3к±10%
1
R9
С2-23-0,25-1,6к±10%
1
R10
С2-23-0,25-30к±10%
1
R11
С2-23-0,25-8,2к±10%
1
R12
С2-23-0,25- 1,5к±10%
1
R13
С2-23-0,25-6,2к±10%
1
R14
С2-23-0,25-1,6к±10%
1
Транзистори ГОСТ 10862-72
VT1
КП 303Б
1
VT2,,,VT4
КТ 315Б
3
VT5
КТ 361Г
1
p-n-p
Підсилювач НЧ на ОП
Конденсатори ОЖО.464.031 ТУ
С9
К50-35-25В-4,7мкФ
1
С10
К50-35-25В-22нФ
1
С11
К50-35-25В-4,7мкФ
1
С12
К50-35-25В-22нФ
1
Операційний підсилювач
DA1, DA2
544УД2
2
Резистори ГОСТ7113-77
R15,R16
С2-23-0,25-8,2к±10%
1
R17
С2-23-0,25-1М±10%
2
R18
С2-23-0,25-8.2к±10%
1
R19, R20
С2-23-0,25-1М±10%
2
Використана література:
1.Блажкевич І.І., Шклярський В.І.Методичні вказівки до курсової роботи. - Львів, 2005.
2.Блажкевич І.І. Конспект лекцій з дисципліни "Аналогові та електронні пристрої”.
3. 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, (Тезурус(, 1993.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые усилительные устройства.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора