Міністерство освіти Російської Федерації
ГОУ УРАЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ-УПІ
Кафедра "Радіоелектроніки інформаційних систем"
Селективний підсилювач
Пояснювальна записка до курсової роботи по курсу
"Схемотехніка аналогових пристроїв"
Викладач:
Студент:
Група:
2001р
Зміст
Технічне завдання
Основна частина
Розрахункова частина
Розрахунок елементів смугових фільтрів
Розрахунок елементів суматора
Розрахунок елементів Вихідного підсилювача
Результати, висновки
Список літератури
Програми
Технічне завдання
Найменування | Одиниці виміру | Позначення | Значення |
Вихідна напруга Опір навантаження Ємність навантаження ЕРС джерела сигналу Опір джерела сигналу Частота першого квазірезонанса Смуга пропускання Частота другий квазірезонанса Смуга пропускання Частота третій квазірезонанса Смуга пропускання Діапазон плавного регулювання коефіцієнта передачі Коефіцієнт посилення | У Ом пФ У Ом кГц кГц кГц кГц кГц кГц дБ дБ | U вих R н C н E р R р f 1 D f 1 f 2 D f 2 f 3 D f 3 | 12 100 5 0 0 0,1 500 30 20 75 35 120 40 20 40 |
Підсилювач повинен бути простим, надійним, дешевим.
Основна частина
Вибір функціональної схеми
Рис.1. Функціональна схема селективного підсилювача.
Склад функціональної схеми:
2 - Смугові фільтри
3 - Суматор
4 - Вихідний підсилювач
Це найбільш проста функціональна схема селективного підсилювача, її і візьмемо за основу.
Принципова схема
Щоб відповідати вимогам ТЗ про простоту і дешевизні схеми коефіцієнт посилення в 40дБ розіб'ємо таким чином:
1. Попередній підсилювач-15дБ
2. Смугові фільтри - 5Дб
3. Суматор - 0дБ
4. Вихідний підсилювач-20дБ
Розрахункова частина
Розрахунок елементів попереднього підсилювача
Коефіцієнт посилення попереднього підсилювача К о = 15дБ
Рис.2. Попередній підсилювач
Вибираємо опір R 1 = 10кОм, а R 2 знаходимо за формулою R 2 = R 1 * К о = 56кОм.
Розрахунок елементів смугових фільтрів
Схему ПФ взяли в канонічному вигляді так як вона задовольняє нас і має найбільш просту схему.
Розрахунок 1 ого ПФ: f 1 = 30кГц D f 1 = 20кГц K o = 1,77
C1 = C4 = 51 пф
Q = f 1 / D f 1 = 30/20 = 1,5 b = 2 p f 1 C1 = 2 * 3,14 * 30 * 10 3 * 51 * 10 -12 = 9,6 * 10 -6
A = K o / Q = 1,77 / 1,5 = 1,18 R3 = 1 / (A b) = 1 / (1,18 * 9,6 * 10 -6) = 88,3 кОм
z = 1/2Q = 1 / (2 * 1,5) = 0,33 R6 = z / (b (1 + A z)) = 0,33 / (9,6 * 10 -6 (1 +1, 18 * 0,33)) = 24,7 кОм
R9 = 1 / bz = 1 / (9,6 * 10 -6 * 0,33) = 315,7 кОм
Розрахунок 2 ого ПФ: f 2 = 75 кГц D f 2 = 35 кГц K o = 1,77
C2 = C5 = 22 пф
Q = f 2 / D f 2 = 75/35 = 2,14 b = 2 p f 2 C2 = 2 * 3,14 * 75 * 10 3 * 22 * 10 -12 = 1,04 * 10 -5
A = K o / Q = 1,77 / 2,14 = 0,83 R4 = 1 / (A b) = 1 / (0,83 * 1,04 * 10 -5) = 115,8 кОм
z = 1/2Q = 1 / (2 * 2,14) = 0,23 R7 = z / (b (1 + A z)) = 0,23 / (1,04 * 10 -5 (1 +0, 83 * 0,23)) = 18,6 кОм
R10 = 1 / bz = 1 / (1,04 * 10 -5 * 0,23) = 418 кОм
Розрахунок 3 ого ПФ: f 3 = 120кГц D f 3 = 40 кГц K o = 1,77
C3 = C6 = 12пф
Q = f 3 / D f 3 = 120/40 = 3 b = 2 p f 3 C3 = 2 * 3.14 * 120 * 10 3 * 12 * 10 -12 = 9 * 10 -6
A = K o / Q = 1,77 / 3 = 0,59 R5 = 1 / (A b) = 1 / (0,59 * 9 * 10 -6) = 188 Ом
7
z = 1 / 2 Q = 1 / (2 * 3) = 0,17 R 8 = z / (b (1 + A z)) = 0,17 / (9 * 10 -6 (1 +0,59 * 0,17)) = 17,2 кОм
R 11 = 1 / bz = 1 / (9 * 10 -6 * 0,17) = 653,6 кОм
Розрахунок елементів суматора
Всі опору R 12 ... R 15 суматора візьмемо по 47кОм, т.к він має одиничне посилення.
Розрахунок елементів Вихідного підсилювача
У вихідного підсилювача К о = 20дБ = 10, візьмемо резистори R 16 = R 17 = 10кОм,
а R 18 розрахуємо.
R 18 = R 16 * К о - R 17 = 90кОм
Результати, висновки
Селективні підсилювачі застосовують там, де з сукупності прийнятих сигналів необхідно виділити лише сигнали, що займають певну ділянку спектра частот. Смугу частот, у якій сигнали посилюються, називають смугою пропускання (прозорості).
Смугу частот, у якій сигнали придушуються, називають смугою загородження (затримання). У залежності від взаємного розташування смуг пропускання і загородження розрізняють такі види підсилювачів: нижніх частот, верхніх частот, смугові пропускають, смугові загороджувальному.
У селективному підсилювачі я використовував ОУ К574УД1. Він підходить нам за своїми параметрами які можна подивитися у Додатку 1. Всі інші елементи розраховані, і в принципову схему внесені з умовою їх фізичного існування (є у продажу).
Принципова схема в Додатку 2. Підсилювач створений за канонічним схемами тому вони задовольняють за параметрами і є простими для реалізації.
Перелік елементів знаходиться у Додатку 2.
Таким чином, виконання вимог технічного завдання представляється достатнім. Мета курсової роботи, а саме розробка селективного підсилювача, що володіє заданими параметрами, досягнута.
Компонування елементів наведено у Додатку 4
Список літератури
Проектування підсилювальних пристроїв із застосуванням ЕОМ: Методичні вказівки. - Свердловськ: вид. УПІ ім.С.М. Кірова, 1997
В.С. Гутников "Інтегральна електроніка у вимірювальних пристроях". - Ленінград "Вища школа", 1988
Л. Фолкенберрі "Застосування операційних підсилювачів і лінійних
ІС ". - Москва" СВІТ ", 1985
Програми
Додаток 1
Параметри ОУ К574УД1
Найменування параметра | Позначення | Значення |
Коефіцієнт посилення | К, тис. | 50 |
Напруга живлення | ± U п, У | 15 |
Струм споживання | I п, мА | 8 |
Напруга зсуву | ± U см, мВ | 50 |
Температурний дрейф | ТК U см, мкВ / К | 50 |
Середній струм входу | I вх, нА | 0,5 |
Діффіренціалное вхідна напруга | ± U ДФ, У | 10 |
Синфазное вхідна напруга | ± U сф, У | 30 |
Коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу | М сф, дБ | 80 |
Частота одиничного посилення | f 1, В | 10 |
Швидкість наростання вихідної напруги | V, В / мкс | 50 |
Максимальна амплітуда вихідної напруги | ± U вих, В | 10 |
Опір навантаження | R н, кОм | 2 |
Додаток 2
Поз. Обоз. | Найменування | Кількість | Примітка |
РЕЗИСТОРИ | |||
R 1 | C 2-33н-0 ,25-10кОм ± 1%-А-В-В | 1 | |
R 2 | C 2-33н-0 ,25-56кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 3 | C 2-33н-0 ,25-91кОм ± 5%-А-Д-В | 1 |
R 4 | C 2-33н-0 ,25-110кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 5 | C 2-33н-0 ,25-180кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 6 | C 2-33н-0 ,25-24кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 7 | C 2-33н-0 ,25-18кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 8 | C 2-33н-0 ,25-16кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 9 | C 2-33н-0 ,25-300кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 10 | C 2-33н-0 ,25-390кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 11 | C 2-33н-0 ,25-620кОм ± 5%-А-Д-В | 1 | |
R 12 ... R 15 | C 2-33н-0 ,25-47кОм ± 5%-А-Д-В | 4 | |
R 16, R 17 | C 2-33н-0 ,25-10кОм ± 1%-А-В-В | 2 | |
R 18 | СП3-4а-91кОм ± 10% | 1 | |
КОНДЕНСАТОРИ | |||
С1 | К10-17а-Н50-51пФ-В | 1 | |
С2 | К10-17а-Н50-22пФ-В | 1 | |
С3 | К10-17а-Н50-12пФ-В | 1 | |
С4 | К10-17а-Н50-51пФ-В | 1 | |
С5 | К10-17а-Н50-22пФ-В | 1 | |
С6 | К10-17а-Н50-12пФ-В | 1 | |
МІКРОСХЕМИ | |||
DA 1 ... DA 6 | К574УД1 | 6 | |