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:
ЗІ
Кафедра:
Захист інформації
Інформація про роботу
Рік:
2017
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Кафедра «Захист інформації»
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни:
«Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації»
на тему:
«Підсилювач низької частоти»
ЗМІСТ
Вступ 3
1. Технічне завдання 4
2. Розрахунки структурної схеми 4
3. Електричний розрахунок принципової схеми 6
3.1. Розрахунок двотактного емітерного повторювача на комплементарних транзисторах. 6
4.2. Розрахунок вхідних каскадів на операційному підсилювачі 9
4. Перелік усіх розрахованих елементів. 11
5. Моделювання роботи схеми в програмі Microcap 12
Вступ
Підсилювачем називають пристрій, у якому здійснюється збільшення потужності вхідного сигналу за рахунок енергії допоміжного джерела живлення. Підсилювачі в електротехніці за характером вхідного сигналу поділяються на: підсилювачі постійного та змінного струму, які в свою чергу поділяються на підсилювачі (низької частоти; високої частоти; широкосмугові підсилювачі).
Підсилювач низької частоти (ПНЗ) є простим пристроєм, який підсилює низькочастотні сигнали, які надходять з детектора. Далі гучномовець або телефон перетворює електричні коливання низької частоти на звук.
Підсилювач потужності звукової частоти (ППЗЧ) – це електронний підсилювач, що підсилює малопотужні електричні сигнали звукового діапазону до рівня, необхідного для роботи акустичних систем або гучномовців і є кінцевим активним елементом в системі отримання, обробки та підсилення сигналу. Підсилювач звукових частот зазвичай складається з підсилювача та підсилювача потужності (ПП). Підсилювач призначений для підвищення потужності й навантаження та доведення їх до величини, потрібних для роботи підсилювача потужності, зазвичай включає в себе регулятор гучності, тембру або еквалайзер, іноді може бути конструктивно виконаний як окремий пристрій. Підсилювач потужності повинен віддавати у ціль навантаження задану потужність електричних коливань. Його навантаженням може бути випромінювач звуку: акустична система (колонки), навушники або модулятор радіопередавача. Підсилювач низьких частот часто виявляється невід’ємною частиною всієї звуковідтворювальної та звукозаписної апаратури.
1. Технічне завдання
Тема №2. Підсилювач низької частоти
№
Pн
(Вт)
Rн
(Ом)
Kс
(%)
Fн
(Гц)
Fс
(кГц)
Mн
(дБ)
Mв
(дБ)
Eвх
(мВ)
Rдж
(кОм)
Др
(дБ)
Тос(ْС)
3
1.5
10
2
150
14
2
3
5
100
20
0 ÷ +50
2. Розрахунки структурної схеми
Для початку знаходимо напругу на навантаженні, за допомогою якої ми зможемо дізнатись наступні значення:
В.
Знайшовши напругу можна розрахувати необхідний коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою:r
Значення напруги живлення вихідного каскаду знаходимо за формулою.
В
Вибираємо стандартне живлення В.
Для створення схеми ми орієнтуємось на використанні операційних підсилювачів широкого вжитку типу К140УД6А. З такими параметрами: ЕЖ = ( 15 В; RH = 1 кОм; UH = 12 В; ( = 2 В/мкс; К0 = 50000; FТ = FГР= 1 МГц.
Рис 2.1 АЧХ К140УД6А
Визначаємо максимальний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача за напругою, який можна отримати на верхній граничній частоті:
Підсилювач низької частоти, який був використаний раніше, може бути повністю виконаний на операційних підсилювачах. при виконані двох умов:
Якщо Rн Rноп, де RНОП – допустиме навантаження операційного підсилювача;
Якщо , де UНОП – допустима напруга вихідного сигналу операційного підсилювача.
Згідно з цими умовами ми бачимо, що умова 1-ша не виконується для наших значень, оскільки Ом, кОм. Тому на виході схеми використовується двотактний емітерний повторювач на транзисторах різного типу провідності. Для перевірки наступної умови UH < UHOП ми використовуємо дані UH =3.87 В, UHOП = 12 В, й переконуємось, що дана 2–га умова виконується.
Визначимо кількість каскадів на операційному підсилювачі, необхідних для забезпечення заданого коефіцієнта підсилення К = 774:
Отже, згідно з розв’язків нам необхідно використати два каскади на операційних підсилювачах.
Рис. Структурна схема підсилювача низької частоти для двох каскадів.
Вибираємо схему двотактного емітерного повторювача на транзисторі різного типу провідності, для забезпечення потрібної амплітуди струму на навантаженні в якості вихідного каскаду.
Розподіляємо частотні спотворення в ділянці нижніх частот між каскадами наступним чином:
МН1ДБ = 1 дБ; МН2ДБ = 1 дБ, тобто МНДБ = 2 дБ.
3. Електричний розрахунок принципової схеми
3.1. Розрахунок двотактного емітерного повторювача на комплементарних транзисторах.
Розраховуємо амплітуду струму номінальної величини елементів, яку повинен забезпечити каскад в навантажені та вибираємо режими роботи вихідного емітерного повторювача.
IH = UH/RH = 3.87 / 10 = 387 мА.
IК0 = (0,05...0,15) IH = (0,05...0,15) 387·10-3 = (19...58) мА.
Вибираємо IК0 = 50 мА.
Тепер для вихідного каскаду нам потрібно вибирати транзистори VT4 типу BD135 та VT5 типу BD136 з такими параметрами:
UКД = 35 В; IКД = 100 мА;РКД = 0,15 мВт;h21Е = 50...200;CК = 7 пФ;
( = 500 пс; FT = 250 МГц;I0K = 1 мА.
Рис.3.1 ВАХ BD135
Рис.3.2 ВАХ BD136
Для транзистора BD135 типу VT4 знайдемо максимальний струм бази.
Обчислення максимального струму бази проводимо при використані транзисторів з параметрами:
мА.
Отже, =4.4 мА.
Відомо що IД04 = IК03, тоді мА.
З даних розрахунків вибираємо середнє значення IД04 = IК03 = 30 мА.
Знаходимо вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача:
Ом.
Ом.
кОм
RВХ4 = h11E4 =1.1 кОм.
Розраховуємо частотні спотворення вихідного емітерного повторювача на верхній граничній частоті:
Знайдемо та :
кОм.
пФ.
кГц.
Знаючи вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача, обчислюємо коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою:
.
Нам необхідно визначити амплітуду вхідного сигналу вихідного каскаду:
В.
Вихідний опір вихідного каскаду:
Ом.
При відомому вихідному опорі розраховуємо номінальне значення ємності розділювального конденсатора на виході:
мкФ.
Значить С9 = 33 мкФ.
Обчислюємо потужність розсіювання на колекторі одного транзистора, для перевірки чи дані транзистори можна використовувати у схемі:
мВт.
Оскільки РК4 = 406 мВт < РКД = 1500 мВт, тоді ці транзистори можуть використовуватися в даній схемі.
Знайдемо потужність, яка споживається від джерела живлення:
мВт.
Розраховуємо частотні спотворення на верхній граничній частоті, які вносяться навантаженням:
,
Ом,
пФ.
МГц
;
Щоб вибрати початковий режим роботи транзисторів вихідного каскаду нам потрібно використати такі резистори: R9 = 560 Ом; R10 = 100 Ом; R11 = 100 Ом; R12 = 560 Ом.
4.2. Розрахунок вхідних каскадів на операційному підсилювачі
Коефіцієнт підсилення за напругою вихідного каскаду на транзисторах становить:
Тому значення опору резисторів, які з’єднують не інвертуючий вхід операційного підсилювача з загальною шиною вибираємо з умови:
МOм.
Тоді вибираємо R2 = R6 = 1 МOм.
З метою забезпечення мінімального дрейфу вихідного сигналу:
R4 = R8 = R2 = 1 МOм.
Резистори R1 та R5 захищають входи операційних підсилювачів від перевантаження в момент ввімкнення схеми. У відповідності з рекомендаціями по використанню операційних підсилювачів опори цих резисторів вибирають в межах 2...20 кОм. Тому опори резисторів будуть: R1 = R5 = 10 кОм.
Для загального коефіцієнта підсилення за напругою одного каскаду на операційному підсилювачі з урахуванням дії місцевого від’ємного зв’язку використовується формула:
оскільки R4 = R8 і R3 = R7
.
За допомогою цієї рівності визначаємо значення опору резистора R3, який забезпечує необхідний коефіцієнт підсилення каскаду:
кОм.
Отже, вибираємо R3 = R7 = 36 кОм.
Розподілимо частотні спотворення на нижній граничній частоті між розділювальними та блокувальними конденсаторами. Частотні спотворення для конденсаторів С6 та С8 враховані при розрахунку МНС6 = МНС8ДБ = 0,5 дБ. Допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті становлять МНДБ = 1.5 дБ. Залишок допустимих частотних спотворень розподіляємо між конденсаторами С1, С2, С3 та С4:
дБ,
.
Розрахуємо номінальні значення ємностей розділювальних конденсаторів:
нФ
нФ.
нФ.
Отже, за формулами ми знайшли конденсатори: С1 = 2.7 мкФ, С2 = С4 =91нФ та С3 = 3 нФ.
Відомо, що живлення операційних підсилювачів здійснюється від двох джерел з напругою +15 В та –15 В.
При відомій граничній частоті підсилення FB=14 кГц та амплітуді вихідного сигналу операційного підсилювача UH3=3.87, визначаємо швидкість наростання операційного підсилювача:
В/мкс.
Знайдений операційний підсилювач має швидкість наростання вихідного сигналу ( = 1В/мкс, і вона є більшою від розрахованої, тому його можна використовувати в проектованій схемі.
4. Перелік усіх розрахованих елементів.
Позначення
Найменування
К-сть
Примітка
Конденсатори
C1
К50 –35 – 16В – 2.7 мкФ
1
C2
К50 – 16 – 25В – 91 нФ
1
C3
К10 – 16 – 25В – 3 нФ
1
C4
К50 – 16 – 25В – 91 нФ
1
C5
К50 –35 – 16В – 33 мкФ
1
C6
К50 – 16 – 25В – 100пФ
1
Резистори
R1
C2-23-0,25-10 кОм ± 5 %
1
R2
C2–23–0,25 – 1 МОм ± 5%
1
R3
C2–23–0,25 – 33 кОм ± 5%
1
R4
CП3–38–0,25 – 1МОм ± 20%
1
R5
C2– 23–2 – 10 кОм ± 5%
1
R6
C2– 23–2 – 1МОм ± 5%
1
R7
C2-23-0,25-36 кОм ± 10 %
1
R8
C2-23-0,25-1МОм ± 5 %
1
R9, R12
C2-23-0,25-560 Ом ± 5 %
2
R10, R11
C2-23-0,25-100 Ом ± 20%
2
Мікросхеми
DA1, DA2
К140УД6А
2
Транзистори
VT4
BD135
1
VT5
BD136
1
5. Моделювання роботи схеми в програмі Microcap
Рис. Принципова схема підсилювача в програмі Microcap.
Рис. Частотний аналіз роботи підсилювача в програмі Microcup.
Висновок
В даній курсовій роботі було розглянуто як працюють підсилювачі низької частоти. Обрахували усі значення потрібні для складання схеми підсилювача низької частоти, який в свою чергу складається з двох каскадів на операційних підсилювачах та вихідного каскаду – емітерного повторювача. Дані каскади були спроектовані з урахуванням потрібних частотних спотворень, для забезпечення відповідного рівня сигналу на виході.
Схему даного підсилювач ми відтворили у програмі Microcap 9.0 та визначили частотні характеристики й аналіз перехідних процесів. Та за допомогою цієї схеми вияснили, що забезпечення необхідного рівня підсилення підсилювача є надійним.
Список використаної літератури
1. Дудикевич В.Б., Кеньо Г.В. “Електроніка та мікросхемотехніка”, Львів, НУЛП, 2010.
2. Цыкина А.В. Электронные усилители.-М.:Радио и связь, 1982-228
3. Войшвилло Г.В. Усилительныеустройства. Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1983.
4. 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.
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.
19.06.2019 05:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора