Курсовая работа: Підсилювач потужності

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Міністерство транспорту та зв’язку України
Українська Державна Академія Залізничного Транспорту
Пояснювальна записка курсового проекту
з дисципліни “Електроніка та мікросхемотехніка”
1 Попередній розрахунок підсилювача
1.1 Типова структурна схема підсилювача
1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду
1.3 Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів
1.4 Розподіл спотворень по каскадах
2 Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду
2.1 Розрахунок схеми на комплементарних транзисторах
2.2 Особливості розрахунку схеми на складених транзисторах
3 Розрахунок вхідного і проміжного каскадів
3.1 Розрахунок каскаду по постійному струму
3.2 Розрахунок резисторного каскаду з ЗЕ
3.3 Розрахунок каскадів на мікросхемах
4 Розрахунок узагальнюючих параметрів і схеми НЗЗ
4.1 Розрахунок якісних показників підсилювача
4.2 Розрахунок електричних параметрів підсилювача
У наш час однією із самих швидко розвиваючих і перспективних галузей науки та техніки є електроніка. Зараз практично неможливо знайти яку-небудь галузь промисловості у якій би не використовувалися електронні вимірювальні прилади, пристрої автоматики й обчислювальної техніки. Але всього цього не було б без винаходу напівпровідних пристроїв, у тому числі транзисторів і діодів, які є тими елементарними цеглинками, з яких і будується сучасний будинок електроніки. Спочатку, транзистор був розроблений саме як підсилювальний прилад, покликаний замінити громіздкі електронні лампи, а вже пізніше став використовуватись як основний елемент логічних схем. З тих пір практично всі електронні підсилювачі виконуються на основі транзисторів.
Пристрій, призначенний для підсилення вхідного сигналу за рахунок енергії джерел живлення називається підсилювачем. Важливим типом підсилювача є підсилювач потужності. Будучи або самостійними пристроями, або частиною більш складних апаратів, підсилювачі знайшли широке застосування в радіомовленні, звуковому кіно, техніці звукозапису, телебаченні, радіолокації й радіонавігації, ядерній фізиці, медицині й біології, системах автоматики й т.д. У даному курсовому проекті зроблений розрахунок підсилювача потужності на транзисторах і мікросхемі.
1 Попередній розрахунок підсилювача

1.1
Типова структурна схема підсилювача

Як вхідний каскад підсилювача використовують резистивний підсилювач на мікросхемі ОП. З метою одержання основного підсилення сигналу, яке здійснюється проміжним каскадом, використовують схему на транзисторі за схемою ЗЕ, отже саме він володіє найбільшим коефіцієнтом підсилення.
З метою забезпечення в навантаженні необхідної потужності , в якості вихідного каскаду підсилювача використовуємо безтрансформаторну двотактну схему, яка володіє малими габаритами і широким діапазоном частот.
Рисунок 1.1 Типова структурна схема підсилювача
1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду

За відомою потужністю на виході =8 Вт і опором навантаження =4 Ом визначають амплітуду напруги на виході:
Розраховуються необхідні коефіцієнти підсилення за напругою і потужністю:
де , - ЕРС і внутрішній опір джерела сигналу;
- потужність на вході підсилювача при вхідному опорі .
Так як напруга джерела живлення не задана, то її необхідно визначити зі співвідношення:
напруга насичення транзистора (0,5… 2 В);
амплітуда напруги сигналу на виході;
(3…5)В- запас напруги, що враховує температурну нестабільність каскаду.
З ряду номінальних джерел вибираємо двополярне джерело живлення:
Вибираємо схему каскаду за вихідною потужністю:
Вихідна потужність – більше 1…5 Вт,
Схема каскаду-двотактний без трансформаторний каскад з ЗЕ на складених транзисторах.
Транзистори для вихідного каскаду вибираються за потужністю розсіювання на колекторі при максимальній робочій температурі, за максимальними величинами напруги і струму, а також за верхньою робочою частотою.
Якщо підсилювач забезпечує в навантаженні потужність , то орієнтовне значення потужності, що розсіюється на колекторі, буде дорівнювати:
де, - для без трансформаторного каскаду;
- коефіцієнт використання транзистора;
- коефіцієнт, що враховує тип схеми ( двотактна ).
Для забезпечення надійної роботи підсилювача потужність повинна бути менше граничної потужності розсіювання транзистора при максимальній температурі навколишнього середовища
Вибір транзистора вихідного каскаду проведемо відповідно до наступних умов:
Визначимо максимально допустиму напругу:
Гранична частота підсилення струму транзистора в схемі з ЗЕ в обраного транзистора повинна задовольняти умові:
Транзистор повинен забезпечити в навантаженні амплітуду струму:
Максимальний припустимий струм колектора повинен задовольняти умові:
Обраний транзистор КТ817А задовольняє умовам, які наведені вище.
Таблиця 1.1 Параметри транзистора КТ817А
Для схеми на складених транзисторах, крім вихідного транзистора, необхідно вибрати комплементарну пару, що задовольняє наступним умовам:
Обрані транзистори ГТ402А, ГТ404А задовольняють умовам, які наведені вище.
Таблиця 1.2 Параметри транзисторів ГТ402А, ГТ404А
Рисунок 2. Вхідні та вихідні характеристики транзистора КТ817А
За амплітудою базового струму за допомогою вхідної характеристики визначається амплітуда вхідної напруги =1,1-0,65=0,45В, а за ними - вхідний опір вихідного каскаду Ом і величина ЕРС передкінцевого каскаду з вихідним опором Ом
Коефіцієнт підсилення кінцевого каскаду за потужністю орієнтовано визначається за формулою:
Орієнтовано коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою дорівнює:
1.3 Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів

Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів полягає у визначенні числа каскадів, типів і схем включення транзисторів чи мікросхем.
Амплітуда вхідної напруги і струму кінцевого каскаду:
Для передкінцевого каскаду вибирається транзистор з потужністю, яка розсіюється на колекторі ( стоці ),
і максимально припустимим струмом колектора ( стоку ),
і максимально допустимою напругою колектор емітер:
Обраний транзистор КТ815В задовольняє умовам, які наведені вище.
Таблиця 1.3 Параметри транзистора КТ815А
Коефіцієнти підсилення проміжного каскаду по потужності та напрузі:
Амплітуда вхідного струму передкінцевого каскаду:
Амплітуда вхідної напруги передкінцевого каскаду:
Вхідний опір передкінцевого каскаду:
Мікросхеми для вхідного і проміжного каскадів вибирають за величинами вхідного струму, напруги й опору наступного каскаду. У використовуваної мікросхеми припустимий опір навантаження повинен бути менше, а величини максимальної вихідної напруги і струму ( і )- більше відповідних вхідних величин наступного каскаду.
Параметри обраної мікросхеми представлені в таблиці 1.4
Таблиця 1.4 Параметри мікросхеми КР140УД1
Швидкість наростання вихідної напруги, V В/мкс
1.4 Розподіл спотворень по каскадах

Нелінійні спотворення цілком відносять на вихідних каскад. Щоб забезпечити малий рівень нелінійних спотворень у проміжних каскадах величини струму колектора і напруги колектор-емітер у робочій точці вибирають у 1,3…1,7 рази більше амплітуд перемінних складових струму і напруги.
Орієнтовно рівень нелінійних спотворень кінцевого каскаду можна оцінити за коефіцієнтами підсилення по струму в точках “P”, “M”.
Величина коефіцієнта нелінійних спотворень (КНС) оцінюється за співвідношенням цих коефіцієнтів для двотактного каскаду з режимом В- вище приблизно в 1,5 рази.
Лінійні спотворення в області нижніх частот вносяться розділовими і блокувальними конденсаторами, а також трансформаторами ( при їх наявності). Знаючи число і тип каскадів, можна визначити число елементів, що вносять спотворення, і сумарну величину спотворень:
Спотворення в області верхніх частот:
Сумарна величина спотворень (дБ) повинна бути менше припустимої дБ.
0,24 дБ < 2 дБ, отже НЗЗ не потрібний.
2
Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду

2.1 Особливості розрахунку схеми на складених транзисторах

Схема простого двотактного безтрансформаторного підсилювача наведена на рисунку 4.
Рисунок 4. Схема простого двотактового безтрансформаторного підсилювача
Складений транзистор у кінцевому каскаді, маючи високий вхідний опір, полегшує роботу передкінцевого каскаду і дозволяє одержати від нього велику амплітуду сигналу.
Методика розрахунку схеми на складених транзисторах цілком збігається з розрахунком простої схеми на комплементарних транзисторах. При цьому використовують параметри складеного транзистора, які можна визначити з наступних співвідношень:
де параметри транзисторів VT1, VT2;
напруги зсуву транзисторів VT1 і VT3.
Розрахунок починається з визначення параметрів робочої точки: В і А для режиму В. На вихідних статичних характеристиках обраних транзисторів у координатах будується лінія навантаження, що проходить через точки і -
Рисунок 5.Вихідні та вхідні характеристики транзистора КТ817A
Знаючи необхідну амплітуду напруги в навантаженні , визначаємо В,
За допомогою вхідної статичної характеристики обраного транзистора, визначаємо:
Постійний струм бази визначається зі співвідношення:
У схемі з ЗК діє місцевий НЗЗ, глибина якого:
Резистори R1, R2 і діод VD ставляться в схемі, якщо вихідний і перед кінцевий каскади розділені конденсатором. Тоді опори R1, R2 приймають однаковими з розрахунку:
Номінальне значення R1=R2=1200 Ом = 1,2 кОм
Розраховуємо потужність, що розсіюється:
Вхідний опір дорівнює , якщо ставиться дільник R1,VD,R2, де Ом і вхідний опір транзистора, обумовлений за вхідною характеристикою поблизу точки .
Амплітуда напруги вхідного сигналу дорівнює:
І амплітуда вхідного струму дорівнює:
Будуємо наскрізну динамічну характеристику транзистора . При цьому необхідно враховувати, що для безтрансформаторного каскаду
Таблиця 1.5 Наскрізна динамічна характеристика
Рисунок 7. Наскрізна динамічна характеристика
За цією характеристикою визначають коефіцієнт нелінійних спотворень по третій гармониці без обліку впливу НЗЗ.
З урахуванням дії місцевого НЗЗ коефіцієнт нелінійних спотворень по третій гармониці . Нелінійні спотворення по другій гармониці в двотактних схемах компенсуються тим краще, чим менше коефіцієнт асиметрії струму (Х) у плечах схеми. У залежності від точності застосовуваних елементів і розкиду параметрів транзисторів Х=0,1…0,5. Тоді і, з обліком НЗЗ, . Повний коефіцієнт гармонік дорівнює:
Ємність розділового конденсатора (при його наявності) визначається за припустимою величиною лінійних спотворень (у відносних одиницях) на частоті . Величина лінійних спотворень: ;
Частотні спотворення на нижній граничній частоті будуть рівні:
Коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті діапазону визначається виразом: дБ.
3. Розрахунок вхідного і проміжного каскадів

3.1 Розрахунок каскаду по постійному струму

Вихідними даними для розрахунку є параметри наступного каскаду: амплітуда перемінної напруги на вході і вхідний опір .
Розрахунок проводиться в такому порядку. Визначаються параметри робочої точки транзистора, що задовольняє умовам:
Отримані значення округляємо до цілих значень: мА та В;
Визначається значення струму бази :
Постійна напруга =0,7 В визначається за вхідною статичною характеристикою обраного транзистора і розрахованим струмом . Опір резистора визначається з умови:
Опір резистора вибирається як менше з двох значень:
Фільтр в схему включати не потрібно, так як .
Резистори R1 і R2 визначаються за формулами:
де =24 В – при відсутності фільтра.
вхідний опір транзистора, а значення визначається за статичними вхідними характеристиками транзистора поблизу точки .
Номінальні значення R1=1600 Ом, R2=240 Ом.
Для всіх резисторів розраховується потужність, що розсіюється:
3.2 Розрахунок резисторного каскаду з ЗЕ

Схема каскаду наведена на рисунку 8. Вихідними даними для розрахунку є амплітуда перемінної напруги і вхідний опір каскаду, що підключається до виходу даної схеми.
Рисунок 8. Схема проміжного каскаду
Розрахунок по постійному струму проводиться за методикою розділу 3.1 Розрахунок по перемінному струму починається з визначення еквівалентному опору колекторного навантаження перемінному струму:
Вхідний опір каскаду перемінному струму дорівнює:
Коефіцієнт підсилення каскаду по напрузі визначається за формулою:
де вихідна провідність транзистора, обумовлена за вихідними характеристиками поблизу робочої точки .
Амплітудне значення вхідної напруги дорівнює:
Ємності конденсаторів визначають з нерівностей:
і величини спотворень, внесених конденсаторами С2 і , які виражені у відносних одиницях;
вихідний опір попереднього каскаду чи внутрішній опір джерела сигналу для вхідного каскаду. Якщо попередній каскад з ЗК чи на мікросхемі, то Ом
Фактична величина спотворень, що внесені елементами схеми з обраними номіналами, визначається за формулами:
Сумарна величина лінійних спотворень на нижній частоті дорівнює:
Величина лінійних спотворень на верхній граничній частоті дорівнює:
3.3
Розрахунок каскадів на мікросхемах

Розрахунок каскадів підсилення на мікросхемах полягає у виборі типу мікросхеми, здатної забезпечити на опорі амплітуду із припустимою величиною лінійних спотворень і . Для підсилення сигналів широко використовують мікросхеми операційних підсилювачів (ОП). На цих мікросхемах, застосовуючи зворотній зв’язок, можна реалізувати різні види підсилювачів.
Розрахунок каскаду по постійному струму полягає у виборі резистора фільтра . Так як необхідна напруга для мікросхем більш за джерело живлення , то фільтр не треба включати в схему. Схеми ОП у більшості випадків вимагають двох джерел живлення. Однак їх можна підключати до одного джерела . Схема підсилювача на ОП з живленням від одного джерела наведена на рисунку 9.
При розрахунку каскаду на ОП по перемінному струму задаються величиною R2 з умови:
Величину резистора R3 визначають за необхідною величиною коефіцієнта підсилення за напругою .
При цьому враховується, що потужність, що розсіюється на них, звичайно не перевищує 125 мВт.
Фактичний коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
де коефіцієнт підсилення, і - вхідний і вихідний опори ОП.
При цьому повинні виконуватися умови:
Конденсатор С3 призначений для запобігання можливого збудження ОП на частотах вище . Його ємність дорівнює:
Конденсатор С2 призначений для збільшення глибини НЗЗ за постійним струмом, що зменшує дрейф нуля ОП і стабілізує роботу каскаду. Ємність конденсатора визначають з умови:
Ланцюжок забеспечує стійкість підсилювача, його конфігурація та параметри визначаються типом мікросхеми і вибираються за довідником.
Ємність розділового конденсатора С4 визначається за формулою:
Величина спотворень, фактично внесених на нижній граничній частоті , дорівнює:
а на верхній граничній частоті дорівнює: дБ.
4 Розрахунок узагальнюючих параметрів і схеми НЗЗ

4.1 Розрахунок якісних показників підсилювача

Якість підсилювача характеризується ступенем його відповідності технічному завданню. Найбільшою мірою це відображає коефіцієнти підсилення К, і величини спотворень , і .
Коефіцієнт підсилення за напругою визначається як добуток коефіцієнтів підсилення за напругою окремих каскадів , розрахованих раніше:
Цей коефіцієнт має бути більше необхідного:
Ємність першого розділового конденсатора на вході підсилювача визначається зі співвідношення:
де внутрішній опір джерела сигналу,
вхідний опір першого (вхідного) каскаду.
Величина спотворень, внесених ємністю, дорівнює:
де , - величини лінійних спотворень, внесених і-им каскадом. Отримані величини не повинні перевищувати заданих:
4.2 Розрахунок електричних параметрів підсилювача

Величина споживаного струму визначається за відомими з попередніх розрахунків величинами колекторних (стокових) струмів спокою вхідного і проміжного каскадів , постійною складовою струму колектора вихідного каскаду , а також за струмами дільників базового зсуву всіх каскадів, включаючи вихідний ( при наявності):
У двотактному каскаді режиму В- =0,637 .
Потужність, споживана від джерела живлення,
В ході курсового проекту був розрахован трьохкаскадний підсилювач потужності. Був вибран двотактний безтрансформаторний каскад, зібраний по схемі з загальним емітером (ЗЕ) на складених транзисторах. Наведені принципові схеми, вольт-амперні характеристики (ВАХ) транзисторів, діода, наскрізна динамічна характеристика.
1. Гусев В.Г. Злектроника. - М.: Высшая школа. 1991. 622с.
2. Лавриненко В. Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. -К.: Техника 1984. 424с.
3. Методические указания к курсовой работе по дисцеплине «Злектронные устройства ЖАТС». Часть З -X.: ХИИТ, 1988. 37с.
4. Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни « Електроніка та мікросхемотехніка». Часть 1 - X.: УкрДАЗТ. 2003. 62с.
5. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы. Справочник Под. ред. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1985. 560 с.
6. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. Под общей редакцией Н. Н. Горюнова. Издание второе, переработанное.. М.: Знергоатомиздат 1985. 902 с.

Название: Підсилювач потужності
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: курсовая работа
Добавлен 02:29:16 19 января 2009 Похожие работы
Просмотров: 466
Комментариев: 16
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Підсилювач потужності
Курсовая Работа На Тему Историческое Краеведение Как Элемент Современного Исторического Образования
Реферат: Расчет параметров ядерного взрыва. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Lying To Children Essay Research Paper Lying
Отчет по практике по теме Автоматизация таможенных процедур
Формы и методы организации PR-компании на промышленном предприятии
Контрольная работа по теме Инфраструктура рынка кофе в Украине
Культура Социальный Институт Реферат
Этапы Становления Товарного Рынка В России Диссертация
Сочинение: Новый Шекспир
Дипломная работа по теме Екологічний стан екосистеми в зоні функціонування цукрового заводу
Курсовая работа по теме Уровень экономического развития Украины и ее место в мировой экономике
Пособие по теме Навчальна програма з фізичної культури для загальноосвітніх навчальних закладів (10–11 клас)
Курсовая работа по теме Интерференция как социолингвистическая проблема
Отражена Положительная Курсовая
Дипломная работа: Управление оборотными средствами предприятия на примере ООО Радуга-Сервис
Реферат Профессионально Прикладная Физическая Культура Для Экономистов
Реферат: Свободные экономические зоны 6
Осенний День Сокольники Левитан Сочинение 8 Класс
Реферат: Electronic Monitoring Essay Research Paper Electronic MonitoringLast
Реферат: Ожирение понятие и виды
Реферат: Особенности пространственного мышления речи у детей с дизартрией
Реферат: Полиорганная недостаточность и несостоятельность
Реферат: Антропологические версии онтологии XX в.