Ориентировочная принципиальная схема.

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Курсовая работа

По курсу:

“Аналоговые электронные устройства”

на тему:

“Расчет усилителя мощности низкой частоты ”

Вариант № 5

Выполнил: Студент группы 10-ПЭЛ

Галай А. В.

Проверила: Капралов М. Е.

Новополоцк 2012

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Разраб.

Галай А. В.

Провер.

Капралов М. Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Расчет усилителя мощности

Лит.

Листов

ПГУ гр. 10-ПЭЛ

Содержание:

Введение …………………………………………….………………………………..... 3

Задание и исходные данные…………………………………………………………… 3

Структурная схема усилителя и её обоснование…………………………………….. 4

Ориентировочная принципиальная схема……………………………………...…….. 6

Расчёт параметров выходного каскада усилителя…………………………………… 8

Расчёт нелинейных искажений выходного каскада усилителя…………………….. 13

Расчёт предвыходного каскада усилителя…………..……………………………….. 17

Расчёт параметров входного каскада усилителя…....……………………………….. 22

Расчёт параметров ООС ………………………………………………………………. 26

Принципиальная схема усилителя и перечень элементов…………………………... 28

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Введение.

Электронные приборы – устройства, принцип действия которых основан на использовании явлений связанных с движущимися потоками заряжённых частиц. В зависимости от того как происходит управление, электронные приборы делят на вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые. В настоящее время трудно назвать такую отрасль, в которой в той или иной степени не применялась бы электроника. Начиная от простых бытовых приборов, к примеру: телевизионные передатчики и приёмники, телеграфная аппаратура и аппаратура для междугородней связи, до космической и авиационной летательной техники, также и во всех видах транспорта, в медицине и т.д.

Одним из наиболее важных применений электронных приборов является усиление электрических сигналов, т.е. увеличение их мощности, амплитуды тока или напряжения до заданной величины. В настоящее время усилительные устройства развиваются во многих направлениях, расширяется диапазон усиливаемых частот, выходная мощность. В развитии усилительных устройств широкие перспективы открывает применение интегральных микросхем.

Исходные данные:

1. Выходная мощность - Р_н=10 Вт;

2. Сопротивление нагрузки - R_н=3 Ом;

3. Коэффициент гармоник - k_г ≤1,5 %;

4. Полоса усиливаемых частот:

F_н=80 Гц;

F_в=15 кГц;

5. Коэффициент частотных искажений:

M_н=6 дБ;

M_в=6 дБ;

6. Источник сигнала (детектор приемника)

E_с=0,4 В;

R_с=50 кОм;

7. Напряжение питания - U_пит=15 + 15 В.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Составление структурной схемы усилителя

Определим общий коэффициент усилителя:

Для обеспечения высокого КПД в качестве выходного каскада выбирается двухтактный бестрансформаторный усилительный каскад в режиме работы АВ. Именно к нему предъявляются основные требования к линейности усиления, КПД, согласование с нагрузкой и обеспечение выходной мощности. На основании этих требований выбирается двухтактный каскад на основе эмиттерного повторителя. Его коэффициент усиления колеблется в пределах от десятков до сотен раз.

Предвыходной каскад должен будет обеспечить существенное усиление по мощности. Наиболее высоким коэффициентом усиления по мощности обладает каскад с общим эмиттером. При наличии ООС почти не искажает сигнал, при некоторых потерях мощности, и обладает одним недостатком – он инвертирует сигнал.

В качестве входного используется как правило эмиттерный или истоковый повторитель. Иногда может использоваться каскад с общим эмиттером, охваченный глубокой отрицательной обратной связью. Каждый из них имеет большое входное и малое выходное сопротивление. Коэффициент усиления по напряжению таким каскадов невысок (близок к 1), при этом сигнал усиливается по току. Таким образом, мы получим дополнительное усиление по мощности. Эмиттерный повторитель и каскад с ОЭ и глубокой ООС имеет коэффициент усиления близкий к собственному усилению транзистора по току (десятки-сотни), истоковый повторитель способен усилить сигнал на порядок выше, но мощность выходного сигнала у него несколько ниже.

Общий коэффициент усиления оценивается исходя из используемых каскадов.

Из этого соотношения видно, что усилитель с такой структурой в состоянии обеспечить заданное усиление.

Для коррекции усиления, уменьшения искажений, повышения стабильности работы усилителя вводится общая отрицательная обратная связь. Таким образом, структурная сема будет иметь вид:

Рис. 1. Структурная схема УЗЧ

R_C

Входной каскад

Промежуточный Усилительный Каскад

Выходной каскад

R_H

R_OOC

t E7CF3D2hZO0QZzUS2+JoCIQ5TeBixymKvc8SGLrYhy5gYw8IDkI2N3TRpwu9oaVDF7G21mnpIiYj DLDuogvioTpoVBE8dGXo4gUHyg6PXPh6l42hiz5d6O1IXbrQ1joBXYQhSFZqFxPsWertYnJB54dM sY2JyImHoQtDFy89f3oEXehtUudCF3DGDs+jo0aszs6LA+/dNFx3T/hf/AMAAP//AwBQSwMEFAAG AAgAAAAhAPVIxoDiAAAACwEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj8FqwzAQRO+F/oPYQm+NrDh2 jWs5hND2FApNCqW3jbWxTSzJWIrt/H2VU3ubZYaZt8V61h0baXCtNRLEIgJGprKqNbWEr8PbUwbM eTQKO2tIwpUcrMv7uwJzZSfzSePe1yyUGJejhMb7PufcVQ1pdAvbkwneyQ4afTiHmqsBp1CuO76M opRrbE1YaLCnbUPVeX/REt4nnDaxeB1359P2+nNIPr53gqR8fJg3L8A8zf4vDDf8gA5lYDrai1GO dRJW2SokJSRLAezmizh9BnYMKk2yGHhZ8P8/lL8AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+ AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAA ACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAA ACEARaS93E4GAAApQAAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYA CAAAACEA9UjGgOIAAAALAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACoCAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAA AAAEAAQA8wAAALcJAAAAAA== ">

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Ориентировочная принципиальная схема.

Ориентировочная принципиальная схема в соответствии со структурной.

Выходным каскадом, будет выбран двухтактный бестрансформаторный каскад класса АВ на комплементарных транзисторах.

Рис 2. Двухтактный выходной каскад на комплементарных транзисторах.

Выходной каскад по сути является аналогом эмиттерного повторителя, представленного схемой на комплементарных транзисторах, т. к. схема питается от двухполярного источника питания (+-15 В). Режим АБ выбран для того, чтобы получить нормальный (относительно режима А) КПД и нормальное (относительно режима Б) нелинейное искажение.

Предвыходной каскад представлен схемой с общим эмиттером. Данный каскад выбран для стабилизации рабочей точки и эмиттерной стабилизации.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Рис 3. Усилительный каскад с ОЭ

Входным каскадом будет являться так же каскад с общим эмиттером. Высокое входное сопротивление будет обеспечиваться благодаря глубокой ООС, вводимой в цепь эмиттера. Такой каскад не только обеспечит согласование источника сигнала с промежуточным усилительным каскадом, но и выполнит инверсию сигнала. Таким образом, на выходе промежуточного усилителя, а, следовательно, и на выходе получится неинвертированный сигнал.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Частотные искажения распределим поровну между всеми каскадами.

Рассчитаем общие частотные искажения между каскадами:

Следовательно, суммарный коэффициент частотных искажений:

М_чи=М_вх+М_пр+М_вых=6 дБ

Из чего следует, что частотные искажения выбранной цепи равны допустимому значению, то есть выбранная схема может быть рассчитана в дальнейшем.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3. Расчет параметров выходного каскада усилителя.

Исходные данные:

Р_h,Вт	R_h,Oм	F_H, Гц	F_B, кГц
				1,6

Схема усилительного каскада:

Выбор транзисторов осуществляем по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, напряжению коллектор-эмиттер, максимальной амплитуде коллекторного тока и граничной частоте.

Р_тах = (0,25 - 0,3)Р_Н = 3 Вт

Uкэ.тах = = 7,746 В

Iк.тах=Iн.тах ⁼ = 2,582 А

f_h_21Э = (2 - 4)F_B = 60 кГц

Данным условиям удовлетворяет комплементарная пара транзисторов КТ816Б/КТ817Б (p-n-p/n-p-n) с параметрами:

Uкэ.тах =25 В,

Iк.max=3 А,

Рк.тах= 25 Вт (при наличии теплоотвода),

h_21Э = 25,

f_h_21Э = 3 МГц,

I_КБ0 = 5 мА.

На выходной нагрузке транзистора КТ816Б (КТ817Б) строим нагрузочную характеристику (рис 5).

Режим холостого хода - Uкэ.тах =15 В, Iк = 0А

Режим короткого замыкания - Uкэ.тах =0 В, Iк = 5А

12 3 4 5 Следующая ⇒