Проектирование корректирующего усилителя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Проектирование элементов усилителя мощности. Расчёт входного каскада. Определение амплитудного значения коллекторного напряжения одного плеча, импульса коллекторного тока транзистора. Нахождение входного сопротивления транзистора по переменному току.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии. Знания в области электроники становятся необходимыми все более широкому кругу специалистов. Усилители, одни из самых широко используемых устройств в радиотехнике. Усилитель - это устройство, предназначенное для увеличения интенсивности электрических колебаний входного сигнал, выполняемое за счёт энерговспомогательного источника. Усилители можно разделить по многим признакам: виду используемых усилительных элементов, количеству усилительных каскадов, частотному диапазону усиливаемых сигналов, выходному сигналу, способам соединения усилителя с нагрузкой и др. По типу используемых элементов усилители делятся на ламповые, транзисторные и диодные. По количеству каскадов усилители могут быть однокаскадными, двухкаскадными и многокаскадными. По диапазону частот усилители принято делить на низкочастотные, высокочастотные, полосовые, постоянного тока (или напряжения). Связь усилителя с нагрузкой может быть выполнена непосредственно, через разделительный конденсатор (емкостная связь) и через трансформатор (трансформаторная связь), с гальваническими межкаскадными связями.
Все характеристики усилителя можно разделить на три группы: входные, выходные и передаточные. К входным характеристикам относятся: допустимые значения входного напряжения или тока, входное сопротивление и входная емкость. Обычно эти характеристики определяются параметрами источника входного сигнала.
Данный курсовой проект посвящен проектированию корректирующих усилителей по заданной ЛАХ.
Входным каскадом является на основе инвертирующей схемы включения операционный усилитель (К140УД6А), который обеспечивает высокое входное сопротивление (1 МОм). Это необходимо для согласования усилителя с источником входного сигнала.
Каскад предварительного усиления является многозвенным и обеспечивает заданную форму логарифмической амплитудной характеристики.
Выходным каскадом является усилитель мощности, который обеспечивает согласование с нагрузкой и обеспечивает выходной сигнал по мощности. В качестве усилителя мощности наиболее часто применяются бестрансформаторные усилители, которые характеризуются простотой схемного построения, отсутствием нестандартных деталей, высокими качественными показателями, малыми габаритами и весом. Наиболее удобно применение двухтактных усилителей мощности, выполненных на транзисторах с дополнительной симметрией и работающих в режимах классов В и АВ. Такие усилители хорошо сопрягаются с ОУ и могут с ними охватываться общей отрицательной обратной связью с целью уменьшения нелинейных искажений типа «ступенька». С этой целью рекомендуется использовать режим работы класса АВ.
2. Расчет и проектирование элементов усилителя
Расчёт выходного каскада. Рассчитаем усилитель по схеме:
Определяется амплитудное значение коллекторного напряжения одного плеча:
Определим необходимое напряжение источника питания:
где U kmin принимается равным 1-2 В. ПримемU kmin равным 2 В. По полученному значению E k выберем из ряда стандартных напряжений ближайший в сторону увеличения стандартный номинал напряжения источника питания. В нашем случае это 18.97 В (E k =20 В). Определим амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT3(VT4):
Определяем среднее значение тока, потребляемое от источника питания оконечным каскадом:
где I ok - начальный ток коллектора транзисторов VT3 и VT4. Принимается для мощных транзисторов = 20ч30мА (примемI ok =25 мА).
Определяем мощность, потребляемую от источников питания оконечным каскадом при номинальной выходной мощности:
Определяем мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора оконечного каскада:
Итак, должны выполняться следующие условия:
Этим условиям удовлетворяют параметры транзисторов КТ816 (n-p-n) и КТ817 (p-n-p). Они подходят по максимально допустимым параметрам и имеют одинаковые параметры и ВАХ.
По статическим характеристикам транзисторов VT3(VT4) определяем амплитудное значение тока базы I б m и напряжение на базе U бm . Для этого строим нагрузочную прямую по точкам:
Определяем напряжение на базе U бm :
Далее определяем входное сопротивление транзистора для переменного тока:
Определяем амплитуду входного напряжения каждого плеча(VT3,VT4):
U вхт3 = U б m +U km = 0,32+17 =17.3 В
Определяем величину сопротивлений резисторов R3 и R4. Она выбирается в 5ч10 раз больше значения входного сопротивления по переменному току транзисторов VT3 и VT4 при максимальном входном сигнале:
По полученному значению R3 (R4) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резисторов R3 (R4), используя ряд Е24. В данном случае R3=R4=5600 Ом.
Находим сопротивление эмиттерной нагрузки транзисторов VT1 и VT2:
Рассчитаем режим работы транзисторов VT1 и VT2. Найдем амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT1:
Определяем среднее значение тока, потребляемое от источника питания :
где I ok - начальный ток коллектора транзисторов VT1 и VT2. Принимается для маломощных транзисторов 1ч2 мА ( примем I ok равным 1,5 мА). Определяем мощность, потребляемую от источников питания при номинальной выходной мощности:
Определяем мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора:
Итак, должны выполняться следующие условия:
В качестве транзисторов VT1 и VT2 выбираем соответственно транзисторы КТ315(n-p-n) и КТ361(p-n-p).
По статическим характеристикам транзисторов VT3(VT4) определяем амплитудное значение тока базы I б m и напряжение на базе U бm . Для этого строим нагрузочную прямую по точкам:
усилитель транзистор коллекторный сопротивление
Определяем напряжение на базе U бм транзисторов VT3(VT4) (Рис 2):
Далее определяем входное сопротивление транзистора по переменному току:
Определяем амплитуду входного напряжения каждого плеча (VT1,VT2):
U вх m Т1 =U б m Т1 +U kmT 1 =0.14+17.3=17.44B,
заметим, что U kmT 1 =U вхТ3 =17.3 В.
Так как R вх T 1~ >1 кОм, значит R вхУМ > 1 кОм (R вхУМ = R вх T 1~ | | R 1 ).
Выберем ток делителя R 1 -VD1-VD2-R 2 :
I д = (5ч10)?I 0б T 1 =7?I 0б T 1= 70.000005=0.000035А=35мкА
Напряжение на делителе, соответствующее току I д :
Определяем сопротивления резисторов R 1 (R 2 ):
По полученному значению R1 (R2) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резисторов R1 (R2), используя ряд Е24. В данном случае R1=R2=560 кОм.
Найдем входное сопротивление переменному току усилителя мощности:
Из полученных данных можно сделать вывод:
То есть нарушается второе условие, согласно которому должно быть меньше , следовательно требуется согласующий каскад. Желательно использовать двухтактный усилитель мощности, построенный по трёхкаскадной схеме, в которой используется каскад предварительного усиления по схеме ОЭ
В этой схеме дополнительное усиление по напряжению осуществляется транзисторами VT1, VT2, включёнными по схеме с ОЭ. Транзисторы VT3, VT5 и VT4, VT6 образуют составные транзисторы.
Расчёт режимов работы транзисторов VT5, VT6 производится так же как транзисторов VT3, VT4 усилителя мощности. Расчёт режимов работы транзисторов VT1(VT2) и VT3(VT4) производится в следующей последовательности.
Определим величину сопротивлений резисторов R7, R8. Она выбирается в 5-10 раз больше значения входного сопротивления переменному току транзисторов VT5, VT6 при максимальном входном сигнале. С целью повышения температурной стабильности желательно выбирать меньшими значения сопротивлений:
По полученному значению R7 (R8) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резисторов R7 (R8), используя ряд Е24. В данном случае R7=R8=5100 Ом.
Находим сопротивление коллекторной нагрузки транзисторов VT3 и VT4:
Рассчитаем режим работы транзисторов VT3 и VT4. Найдем амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT3(VT4):
Определим ток покоя в рабочей точке транзистора VT3(VT4):
Определяем среднее значение тока, потребляемое от источника питания :
Определяем мощность рассеяния на коллекторе VT3(VT4):
В качестве транзисторов VT3 и VT4 выбираем соответственно транзисторы КТ315(n-p-n) и КТ361(p-n-p).
По статическим характеристикам транзисторов VT3(VT4) определяем амплитудное значение тока базы I б m T 3 и напряжение на базе U бm T 3 . Для этого строим нагрузочную прямую по точкам:
Определяем амплитудное значение тока базы I бм и напряжение на базе U бм транзисторов VT3(VT4):
Входное сопротивление транзистора VT3 переменному току:
Выберем величину сопротивления резистора R3=(0.25ч0.5) :
По полученному значению R3 выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резистора R3, используя ряд Е24. В данном случае R3=30 Ом.
Определим сопротивление коллекторной нагрузки транзистора VT1(VT2):
Рассчитаем режим работы транзисторов VT1 и VT2. Определим амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT1(VT2):
Определим ток покоя в рабочей точке транзистора VT1(VT2):
Выберем величину сопротивления резистораR4(R5)=(0.2ч0.4) :
По полученному значению R4(R5) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резистораR4(R5), используя ряд Е24. В данном случае R3=R4=9.1 Ом.
Определим падение напряжения на R4:
Определяем среднее значение тока, потребляемое от источника питания :
Определяем мощность рассеяния на коллекторе VT1(VT2):
Итак, должны выполняться следующие условия:
В качестве транзисторов VT3 и VT4 выбираем соответственно транзисторы КТ315(n-p-n) и КТ361 (p-n-p).
По статическим характеристикам транзисторов VT3(VT4) определяем амплитудное значение тока базы I б mT 1 и напряжение на базе U бm T 1 (Рис 6). Для этого строим нагрузочную прямую по точкам:
Определяем напряжение на базе U бм T 1 транзисторов VT1(VT2):
Определим входное сопротивление покоя транзистора VT1:
Выберем ток делителя R 1 -VD1-VD2-R 2 :
I д = (5ч10)?I 0б T 1 =7.5?I 0б T 1= 7.50.000180=0.00135А=1.35мА
Напряжение на делителе, соответствующее току I д :
Определяем сопротивления резисторов R 1 (R 2 ):
По полученному значению R1 (R2) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резисторов R1 (R2), используя ряд Е24. В данном случае R1=R2=15 кОм.
Определим коэффициент усиления по напряжению всего усилителя мощности:
Определим входное сопротивление усилителя мощности:
Из полученных данных можно сделать вывод:
Следовательно условие согласования выполняется.
2.3 Расчет теплоотвода для выходного каскада
Подводимая к усилителю электрическая мощность рассеивается в основном помимо нагрузки, на транзисторах оконечного каскада. Вследствие этого температура внутренних областей и корпуса прибора превышает температуру окружающей среды. Температура p - n - p переходов является важнейшим фактором, от которого зависят не только величины основных параметров, но и общая работоспособность приборов.
С целью удержать температуру на допустимом уровне используют теплоотводящие радиаторы.
Определим требуемую площадь радиатора, изготовленного из алюминия с коэффициентом теплопроводности К=0,0013 Вт/см 2 *градус.
Примем температуру окружающей среды равной =50 .
=150- максимальная температура переходов для транзисторов VT3 и VT4 (взята из справочника для транзисторов KT816А, КТ817А).
=12.8 Вт - суммарная мощность рассеивания на переходах транзисторов VT3 и VT4,
Тепловое сопротивление между полупроводником и корпусом:
где T k - температура корпуса, которая для транзисторов KT818А, КТ819А лежит в диапазоне -60
Тепловое сопротивление «радиатор-среда»:
Получим, что >, следовательно примененный транзистор пригоден и можно рассчитать радиатор для его охлаждения.
Необходимая поверхность охлаждения приближенно равна:
2.4 Выбор и расчёт каскадов предварительного усиления
Каскад предварительного усиления является многозвенным фильтром и обеспечивает заданную форму логарифмической амплитудной характеристики:
Рассчитаем поэтапно данный каскад. В схеме данного каскада будут использоваться операционные усилители (ОУ) серии К140УД6А.
Определим общий коэффициент передачи многозвенного фильтра:
гдеK - коэффициент передачи каждого отдельного звена: =
Данный вид логарифмической амплитудной характеристики обеспечивает пропорционально-интегрирующее звено (ФНЧ):
Определим сопротивление обратной связи из соотношения:
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =20 кОм.
Определим постоянную времени данного звена:
Следовательно постоянная времени определяется, как:
Определим ёмкость конденсатора из соотношения:
По полученному значению С выберем из ряда стандартных емкостей конденсаторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал ёмкости, используя ряд Е24. В данном случае С =10 мкФ.
Величина сопротивления подстроечного резистора в схеме включения ОУ К140УД6А составляет 10 кОм.
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =6.8 кОм.
Данный вид логарифмической амплитудной характеристики обеспечивает пропорционально-дифференцирующее звено (ФВЧ):
Примем R=10 кОм. Определим сопротивление обратной связи из соотношения:
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =20 кОм.
Определим постоянную времени данного звена:
Следовательно постоянная времени определяется, как: 0.001
Определим ёмкость конденсатора из соотношения:
По полученному значению С выберем из ряда стандартных емкостей конденсаторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал ёмкости, используя ряд Е24. В данном случае С =0.1 мкФ.
Величина сопротивления подстроечного резистора в схеме включения ОУ К140УД6А составляет 10 кОм.
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =6.8 кОм.
Данный вид логарифмической амплитудной характеристики обеспечивает реальный интегратор (ФНЧ):
Определим сопротивление обратной связи из соотношения:
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =3 кОм.
Определим постоянную времени данного звена:
Следовательно постоянная времени определяется, как:
Определим ёмкость конденсатора из соотношения:
По полученному значению С выберем из ряда стандартных емкостей конденсаторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал ёмкости, используя ряд Е24. В данном случае С =33 нФ.
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =1 кОм.
2.5 Выбор и расчёт входного каскада
Входным каскадом является инвертирующий повторитель (так как в каскаде предварительного усиления нечётное число звеньев), который обеспечивает высокое входное сопротивление (1 МОм). Это необходимо для согласования усилителя с источником входного сигнала:
Выберем операционный усилитель для данной схемы из следующего соотношения:
Выбираем операционный усилитель серии 140УД6А, . Некоторые электрические параметры данного усилителя:
3) =11 В - амплитудное значение выходного напряжения ОУ
Определим величину сопротивленияR из следующего соотношения:
Выбираем величину сопротивления Rтаким образом, чтобы оно оказалось на порядок больше сопротивления генератора:R=2 МОм.
По полученному значению R выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случаеR =2МОм.
По полученному значению выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления, используя ряд Е24. В данном случае =1 МОм.
Итак, согласно заданию к курсовой работе, спроектирован и рассчитан корректирующий усилитель, удовлетворяющий всем заданным условиям.
Полностью выполнены требования к составу и параметрам технических средств: усилитель выполнен на базе интегральных операционных усилителей (УД140) с двухтактным оконечным каскадом на дискретных элементах в режиме АВ.
Для охлаждения мощных транзисторов оконечного каскада используется алюминиевый радиатор площадью 80 см 2 .
1. Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд. М.: Техника, 1984.-424с.
2. Брежнева К.М. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Под ред. Перельмана Б.Л. М.:Радио и связь,1981.-656 с.
3. Лекции по основам электротехнике
4. Костюкова Л.П., Старцев Ю.В. Методические указания по курсовому проектированию элементов информационных систем для студентов специальности 0640. Уфа: Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе, 1986.-48 с.
Проектирование многокаскадного усилителя. Выбор режима работы выходного каскада по постоянному и переменному току. Разработка и расчет электрической схемы усилителя импульсных сигналов. Расчёт входного сопротивления и входной ёмкости входного каскада. курсовая работа [4,7 M], добавлен 25.03.2012
Усилитель звуковых частот. Расчёт оконечного каскада. Выбор транзисторов по допустимой мощности рассеяния на коллекторе и максимальной амплитуде коллекторного тока. Выбор входного транзистора, расчет входных элементов. Расчет мощности элементов схемы. курсовая работа [618,3 K], добавлен 12.03.2016
Расчет коллекторного сопротивления транзистора. Расчет выходного, входного и промежуточного каскада усилителя. Входные и выходные характеристики транзистора. Расчет разделительных конденсаторов, тока потребления и мощности, рассеиваемой на резисторах. курсовая работа [181,8 K], добавлен 17.04.2010
Режим работы выходного каскада по постоянному и переменному току. Определение низкочастотных и высокочастотных параметров транзистора выходного каскада. Выбор транзистора для предварительных каскадов. Определение показателей рассчитываемого усилителя. курсовая работа [3,3 M], добавлен 09.11.2014
Расчет элементов схемы по постоянному току. Определение координат рабочей точки транзистора на выходных характеристиках. Графоаналитическтй расчет параметров усилителя, каскада по переменному сигналу. Нахождение постоянного тока и мощности в режиме покоя. курсовая работа [5,3 M], добавлен 14.03.2014
Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления. курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.12.2012
Составление эквивалентной схемы усилителя для области средних частот, расчет его параметров. Определение сопротивления резистора, мощности, рассеиваемой им для выбора транзистора. Вычисление полного тока, потребляемого усилителем и к.п.д. усилителя. контрольная работа [133,5 K], добавлен 04.01.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование корректирующего усилителя курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа по теме Використання технічних засобів в процесі тренування
Лекция по теме Права человека в международном праве
Реферат по теме Торжок - город древний и вечно молодой
Сочинение И Т Хруцкий Цветы И Плоды
Контрольная работа по теме Источники и формы финансирования инноваций
Реферат по теме Компьютерные рефлексивные игры в подготовке малых групп специалистов
Курсовая работа по теме Замковая и церковная архитектура Несвижа
Контрольная работа по теме Сущность мерчендайзинга
Реферат: Современные технические средства наблюдения
Реферат На Тему Vpn
Реферат: Проектирование оснастки для изготовления одноразовой пищевой тарелки методом штамповки
Мини Сочинение О Полку Игореве
Реализация Судоку C Курсовая
Уголовная Ответственность За Служебный Подлог Диссертация
Качества Личности Реферат
Эмитенты – основные участники рынка ценных бумаг
Ставрополь Курсовые На Заказ
Практическое Пособие Для Объемов Работ
Реферат: Из опыта работы информационно-методического центра муниципального учреждения «Центр обеспечения и развития образования» города Черемхово
Задачи 3 Класс Итоговая Контрольная Работа
Второе ополчение 1611-1612 гг. и избрание новой династии - История и исторические личности реферат
Травоядные динозавры - Биология и естествознание презентация
Правовое регулирование внешнеторговой деятельности в Российской Федерации - Государство и право дипломная работа