додати матеріал


Електронний підсилювач 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Федеральне агентство з освіти

Кафедра «Цифрові радіотехнічні системи»

Пояснювальна записка до курсової роботи

з дисципліни

«Схемотехніка радіоелектронних засобів»

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

на курсову роботу з дисципліни

«Схемотехніка електронних засобів»

  1. Тема роботи - електронний підсилювач

  2. Вихідні дані:

Номінальна потужність в навантаженні, Вт 5

Робочий діапазон частот, кГц 0,51-15

Опір навантаження, Ом 8

Вхідний опір підсилювача, кОм> 5

Тип входу ................................................ ...................... диференціальний

Нелінійні спотворення,% 1,5

Частотні спотворення, дБ 3,0

ЕРС джерела сигналу (максимальна величина), мВ 100

Внутрішній опір джерела сигналу, Ом 200

  1. Зміст основних розділів пояснювальної записки.

  • Введення, аналіз технічного завдання.

  • Електричний розрахунок наступних каскадів:

  1. крайовий каскад:

  2. проміжний каскад;

  3. вхідний каскад;

  • Конструкторський розрахунок елементів схеми.

  1. Перелік обов'язкових креслень

Дата видачі завдання

Керівник ____

Студент

Анотація

Електронний підсилювач

Список літератури - 8 найменувань

Графічне додаток - 1 лист ф. А3

За заданими даними (ТЗ) був розроблений електронний лінійний підсилювач, що підсилює задану потужність.

Зміст

Технічне завдання

Анотація

1 Аналіз технічного завдання

2 Ескізний розрахунок

3 Розрахунок принципової схеми

3.1 Розрахунок вихідного каскаду

3.2 Розрахунок проміжного каскаду підсилювача

3.3 Розрахунок вхідного каскаду

4 Конструкторський розрахунок

4.1 Розрахунок розділових конденсаторів

4.2 Розрахунок потужності розсіювання на резисторах

4.3 Розрахунок загального струму споживання

Список літератури

1 Аналіз технічного завдання

Кінцевий каскад.

Вихідна потужність у технічному завданні дорівнює 10 Вт, тому в якості вихідного каскаду виберемо двотактний каскад. Так як опір навантаження 8 Ом (менше 100 Ом), то вихідний каскад буде безтрансформаторних

Проміжний каскад.

Проміжним каскадом виберемо каскад із загальним емітером. Для забезпечення початкової напруги зсуву між базою і емітером включимо схему дільника.

Вхідний каскад.

Так як задано вхідний опір> 5 кОм у якості вхідного каскаду будемо використовувати диференційний каскад на польових транзисторах.

2 Ескізний розрахунок

Розрахуємо основні параметри:

Номінальна потужність в навантаженні: P н = 10 Вт.

Потужність, що припадає на одне плече двотактного каскаду:

P ~ п = 10 / 2 = 5 Вт.

Максимальна розсіює потужність одного плеча:

P рас. max = 0,5 · P ~ п = 0,5 · 5 = 2,5 Вт.

Максимальний струм колектора дорівнює:

(1)

де R н - заданий опір навантаження, Ом.

Тоді напруга на навантаженні:

,

де P н - номінальна потужність у навантаженні, R н - заданий опір навантаження.

Знайдемо наскрізний коефіцієнт підсилення:

,

де - Напруга на навантаженні, E u - ЕРС джерела сигналу. Множник 1,5 узятий для запасу.

Оскільки вихідний каскад включений за схемою з загальним колектором, то коефіцієнт підсилення по напрузі: K U ≈ 1. Щоб отримати необхідно в схему підсилювача включити проміжний каскад підсилення з .

Нехай половина лінійних спотворень посідає крайовий каскад ( ), А інша частина залишається на решту каскади ( ).

дБ;

Так як , Знаходимо ;

дБ

Так само знайдемо .

3 Розрахунок принципової схеми

3.1 Розрахунок вихідного каскаду

Підберемо необхідний транзистор виходячи з таких умов:

P До max> P рас. Max,

I К max> I К max.

де P До max - постійна розсіює потужність колектора, I К max - постійний струм колектора. (P рас. Max = 1,25 Вт, I К max = 1,11 А - розраховані в пункті 3)

Вибираємо за пару комплементарних транзисторів:

VT 6 - КТ816А (p - n - p)

VT 5 - КТ817А (n - p - n)

Їх основні параметри:

  1. Постійний струм колектора, I кмах = 3 А

  2. Постійна напруга колектор-емітер, U кемах = 25 В

  3. Постійна розсіює потужність колектора P К. = 25 MAX Вт

Постійна розсіює потужність колектора транзисторів КТ816А і КТ817А наведена при роботі їх з теплоотводом.

Виберемо напруга харчування виходячи з наступної умови:

2 U ке.доп. Е п 2 (U ост. + U вих), (3)

де U ке.доп - максимально-допустиме значення напруги колектор - емітер для транзисторів КТ816А, КТ817А, U ост = 1 В - залишкову напругу для транзисторів КТ816А, КТ817А, U вих. - Заданий вихідну напругу.

90 В Еп 19,8 В

Вибираємо напруга живлення рівне 40 В.

Побудуємо навантажувальну криву на графіку вихідних характеристик транзистора КТ816А.

Малюнок 1. Вихідні характеристики

Навантажувальна крива проходить через точки і

Рисунок 2 Рисунок 3

Використовуючи вхідні і вихідні характеристики транзистора, побудуємо прохідну характеристику.

I K, А

0, 4 5

0,75

1,07

1,32

I Б, мА

5

15

30

45

U БЕ, У

0,8

0,88

0,93

0,95

Малюнок 4

Виходячи з побудованої прохідний характеристики, визначаємо:

I до max = 1,11 А; I до min = 0,37 А

U БЕ max = 0,925 В; I Б max = 22 мА

U БЕ min = 0,775 В; I Б min = 2,5 мА

З отриманих значень визначаємо область зміни I Б і U БЕ:

U БЕ = U БЕ max - U БЕ min = 0,925-0,775 = 0,15 В

I Б = I Б max - I Б min = (22-2,5) · 10 -3 = 19,5 мА

Визначимо значення вхідного опору:

Визначимо коефіцієнт підсилення:

де U ВХ = U БЕ - вхідна напруга вихідних транзисторів, В;

U ВИХІД - заданий вихідна напруга, В.

Розрахуємо вхідний опір та коефіцієнт підсилення, з урахуванням зворотного зв'язку.

R вхос = R вхое (1 + b · К і);

де b - коефіцієнт передачі зворотного зв'язку

b = 1 т.к є 100% негативний зворотний зв'язок.

Знайдемо вхідна напруга кінцевого каскаду:

Розрахуємо g (коефіцієнт форми струму):

Приймаються g = 0,9.

Знайдемо колекторне опір транзистора VT 4, використовується наступне співвідношення:

За стандартним ряду опорів виберемо R 13 = 470 Ом.

Обчислимо колекторний струм через транзистор VT 4, А:

Виберемо транзистор виходячи з таких умов:

Вибираємо транзистор КТ815Б (n - p - n)

Його основні параметри:

  1. Постійний струм колектора, I кмах = 1,5 А

  2. Постійна напруга колектор-емітер, U кемах = 40 В

  3. Постійна розсіює потужність колектора 10 Вт

Малюнок 5

Малюнок 6

Використовуючи вхідні і вихідні характеристики транзистора, побудуємо прохідну характеристику за формулою:

Отримані результати внесені в таблицю 1.

Таблиця 1.

h 21 е.

74,5

75

75

71

73

72

I б, мА

0,5

0,53

0,66

0,81

0,95

1,12

I до, мА

38,2

40

50

60

70

80,8

U бе, У

0,7

0,705

0,715

0,725

0,74

0,76

Малюнок 7

За допомогою методу п'яти ординат, розрахуємо нелінійні спотворення, що вносяться предоконечного каскадом:

I К max = 80,8 мА; I К min = 38,2 мА; I 1 = 73 мА; I 0 = 64 мА; I 2 = 50 мА.

Знайдемо коефіцієнти гармонік:

; ; .

Розрахуємо коефіцієнт нелінійних спотворень:

За технічним завданням = 1,5%. Щоб зменшити нелінійні спотворення необхідно ввести негативний зворотний зв'язок, яка знизить коефіцієнт нелінійних спотворень у глибину зворотного зв'язку (А):

Знайдемо глибину зворотного зв'язку:

До введення зворотного зв'язку:

де U вих - напруга на виході предоконечного каскаду, U вх - напруга на вході предоконечного каскаду;

U вх = U БЕ max-U БЕ min

U вх = 0,76-0,7 = 0,06 В.

Коефіцієнт посилення зворотного зв'язку:

;

де δ - коефіцієнт передачі зворотного зв'язку.

Так як δ · K u>> 1, то

Розрахуємо опір навантаження по змінному струму для предоконечного каскаду:

де R ВХ.ОС - вхідний опір кінцевого каскаду.

Знаходимо опір зворотного зв'язку:

За лінійці номіналів підбираємо R 14 = 12 Ом.

Перерахуємо глибину зворотного зв'язку і коефіцієнт підсилення з урахуванням отриманого значення R 14

Так як необхідно отримати K u ос = 5,1 збільшимо глибину зворотного зв'язку

Зробимо розрахунок з урахуванням нової глибини зворотного зв'язку:

За лінійці номіналів підбираємо R 14 = 47 Ом

Знайдемо напругу на вході предоконечного каскаду:

На транзисторі VT 4 і на опорі зворотного зв'язку відбувається падіння напруга:

U Б 0 = U БЕ 0 + U R1 4 ;

U R 14 = I Е0 · R 14;

Так як I Е0 ≈ I К0, то U R 14 = I К0 · R 14 = 42,5 · 10 -3 · 47 = 1,99 В.

За вхідний статичної ВАХ транзистора визначаємо, що U БЕ0 = 0,73 В.

U Б0 = 0,73 +1,99 = 2,72 В

Струм дільника висловимо з припущення, що він набагато більше струму бази:

За лінійці номіналів підбираємо R 12 = 390 Ом.

За лінійці номіналів підбираємо R 11 = 560 Ом.

Зробимо перерахунок струму дільника з урахуванням обраних номіналів резисторів R 11 і R 12:

Так як вхідний опір предоконечного каскаду представляє собою паралельне включення опору транзистора VT 4, R 11 і R 12.

знайдемо I Б - амплітуду струму бази;

I Б = I Б max - I Б min = (1,12-0,5) · 10 -3 = 0,62 мА

розрахуємо опір транзистора:

з урахуванням зворотного зв'язку опір транзистора VT 4:

Забезпечення робочої точки транзисторів кінцевого каскаду здійснюється за допомогою діода, включеного в прямому напрямку.

Вибір діода виробляємо виходячи з таких умов:

,

де - Напруга на діоді, - Напруга зсуву.

Напруга зсуву знаходимо з прохідної характеристики транзистора кінцевого каскаду:

У

Вибираємо діоди Д229А у кількості 4шт з наступними параметрами: U пр = 0,4 В; I обр = 50 мкА; U обр = 200 В; I пр = 400 мА;

3.2 Розрахунок проміжного каскаду підсилювача

Так як наскрізний коефіцієнт посилення дорівнює 134,1 а коефіцієнт посилення предоконечного каскаду дорівнює 4,95.

Для отримання заданого коефіцієнта посилення нам необхідний каскад попереднього підсилення з коефіцієнтом посилення K u = 5,2 і вхідний каскад з коефіцієнтом посилення K u ≤ 1.

Виберемо транзистор КТ315В

Його основні параметри:

  1. Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ, h 21е = 30 ... 120

  2. Постійний струм колектора, I кмах = 100 мА

  3. Постійна напруга колектор-емітер, U кемах = 40В

  4. Постійна розсіює потужність колектора 150 мВт

  5. Зворотний струм колектора I К об = 1 мкА

  6. Напруга насичення колектор-емітер при I К = 20 мА

U нас = 0,4 В.

  1. Ємність колектора C К = 7 пФ

  2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку τ ОС = 300 пс.

Введемо обмеження по струму: нехай I К max = 150 мА.

U ке min візьмемо більше U нас = 0,4. Нехай U ке min = 0,8 В.

Виберемо U R 10 = (0,1 ... 0,2) · Е П.

Нехай U R 10 = 0,15 · Е П = 0,15 · 40 = 6 В.

Тоді отримуємо умову:

;

де - Напруга на виході проміжного каскаду, - Зворотний струм колектора.

Так як В, отримуємо:

мА

Вибираємо і мА.

Знайдемо потужність розсіювання транзистора:

Отримане значення потужності не перевищила допустиму (150 мВт).

За лінійці номіналів підбираємо R 9 = 1 кОм.

Розрахуємо навантаження каскаду по змінному струму:

Переконався в можливості цього струму:

,

.

Розрахуємо коефіцієнт посилення каскаду по напрузі:

,

де h 21Е - статичний коефіцієнт передачі струму, h 11Е - вхідний опір транзистора.

r БЕ знайдемо як:

Ом

Ом

Ом

Так як нам необхідно отримати посилення каскаду K U = 5,2 введемо негативний зворотний зв'язок.

,

де δ - коефіцієнт передачі зворотного зв'язку.

Виходячи з нерівності, >> 1, отримуємо

;

За лінійці номіналів підбираємо R 10 = 22 Ом.

Проведемо перерахунок коефіцієнта посилення і глибини зворотного зв'язку:

Знайдемо напругу на вході каскаду:

Струм бази знаходимо з наступної формули:

мА.

Струм дільника знаходимо з умови

мА.

;

;

де U R 10 - напруга на резисторі зворотного зв'язку;

Так як для кремнієвих транзисторів У

За лінійці номіналів підбираємо R 8 = 27 Ом.

За лінійці номіналів підбираємо R 7 = 7,5 кОм.

Проведемо перерахунок з отриманими значеннями R 7 і R 8

Розрахуємо вхідний опір каскаду. Воно представляє собою паралельне з'єднання вхідного опору транзистора VT 3 і резисторів R 7 і R 8.

Знайдемо вхідний опір транзистора VT 2 з урахуванням зворотного зв'язку:

, Де А-глибина зворотного зв'язку.

3.3 Розрахунок вхідного каскаду

Оскільки необхідно забезпечити великий вхідний опір, вибираємо схему на польових транзисторах.

Виберемо транзистор КП307А, з параметрами:

S = 4мА / В (при U СІ = 10 В, U ЗИ = 0 В) - крутизна характеристики,

U ЗІ.0ТС = 0,5 В - напруга затвор-витік відсічення,

I З = 5мА - струм витоку затвора,

I C. НАЧ = 3мА - початковий струм стоку,

U СІ.МАКС = 27 В, U ЗС.МАКС = 27 В,

P C. МАКС = 250 мВт.

Розрахуємо струм навантаження:

Напруга на навантаженні вхідного каскаду:

Тоді потужність на навантаженні:

З умови R вх> 5 кОм (за технічним завданням), виберемо опору R 6 і R 1: R 1 = R 6 = R вх / 2 = 8000 / 2 = 4000 Ом

Розрахуємо струм і напруга на вході:

Знайдемо коефіцієнт підсилення:

Знайдемо струм стоку:

I C МАКС = I C НАЧ = 3 мА

I C МІН = 0,1 · I C НАЧ = 0,3 мА

мА

Знайдемо опір R5:

За лінійці номіналів підбираємо R 5 = 12 кОм

Напруга U ЗІ.0 висловимо зі співвідношення I C 0 = I C НАЧ = S · U ЗІ.0:

Визначимо струми на опору R 1 і R 6:

Знайдемо опору R 2 і R 4:

Знайдемо опір R 3:

З умови отримуємо R 3:

За лінійці номіналів підбираємо R 3 = 62 Ом

4 Конструкторський розрахунок

4.1 Розрахунок розділових конденсаторів

Визначимо величину розділового конденсатора C 5

,

де - Нижня частота роботи підсилювача, М ок - коефіцієнт частотних спотворень кінцевого каскаду.

За промислової лінійці конденсаторів виберемо: З 5 = 56 мкФ.

Знайдемо величину розділового конденсатора C 4:

,

За промислової лінійці конденсаторів виберемо З 4 = 2,7 мкФ.

Визначимо величину розділових конденсаторів C 3 і C 2:

,

де R ВХ - вхідний опір каскаду попереднього підсилення.

За лінійці конденсаторів виберемо З 3 = З 2 = 2,58 мкФ.

Визначимо величину розділового конденсатора C 1:

,

де - Вхідний опір вхідного каскаду.

Найближчим значенням з промислової лінійки конденсаторів є 62 нФ.

Розрахуємо напруга на конденсаторах:

В;

В;

У

За довідником підбираємо тип конденсаторів:


Тип

Номінальна напруга, В

Номінальна ємність, мкФ

Допуск,%

З 1





З 2





З 3





З 4





З 5





4.2 Розрахунок потужності розсіювання на резисторах

Потужність, що розсіюється на резисторах, визначається за наступною формулою:

,

де I - струм через резистор, R - опір резистора.

Розрахуємо ці потужності:

мВт,

мВт,

мВт,

мВт.

мВт,

мВт,

мВт,

мВт.

мВт,

мВт,

мВт.

мВт,

При виборі резисторів, їх потужність розсіювання будемо брати в 1,5 - 2 рази більше отриманої в розрахунках.

4.3 Розрахунок загального струму споживання

Розрахуємо загальний струм споживання підсилювача. Для цього складемо струми від кожного каскаду. Одержуємо:

мА

Вт

ККД підсилювача дорівнює:

%

Список літератури:

  1. Войшвилло Г.В. Підсилювальні пристрої: Учеб. для вузів .- 2-е изд.-М.: Радіо і зв'язок, 1983 - 264 с.

  2. Остапенко Г. С. Підсилювальні пристрої: Учеб. посібник для вузів .- М.: Радіо і зв'язок, 1989 .- 400 с.: іл.

  3. Опадчій Ю.Ф. Аналогова та цифрова електроніка (Повний курс): Учеб. для вузів .- М.: Гаряча Лінія-Телеком, 2000 .- 768 с.: іл.

  4. Проектування підсилюючих пристроїв: Учеб. посібник / За ред. Н.В. Терпугова. -М.: Вищ. школа, 1982 - 190 с.: іл.

  5. Довідник по напівпровідникових діодів, транзисторів і інтегральних схем. / Під Ренді. М.М. Горюнова .- М.: «Енергія», 1997 .- 744 с.: Іл.

  6. Лавриненко В.Ю. Довідник по напівпровідникових приладів .- 9-е изд., Перераб. -К.: Техніка, 1980. -464 С.: Іл.

  7. Резистори, конденсатори, трансформатори, дроселі, комутаційні пристрої РЕА. / За ред. М.М. Акімов, Є.П. Ващуком. - Мн.: Білорусь, 1994. -591 С.: Іл.

  8. Галкін В.І. Напівпровідникові прилади-2-е вид., Перераб. і доп. - Мн.: Білорусь, 1987. -285 С.: Іл.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
102.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Електронний підсилювач
Електронний документообіг
Електронний уряд
Електронний уряд
Електронний документ 2
Електронний секундомір
Електронний документ
Електронний банкінг
Електронний бізнес
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru