Проектирование широкополосного усилителя гармонических сигналов - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Проектирование широкополосного усилителя гармонических сигналов

Выбор и обоснование структурной схемы усилителя. Количество каскадов и площадь усиления. Расчет выходного, промежуточного и входного каскадов, элементов высокочастотной коррекции и элементов, определяющих характеристику усилителя в области нижних частот.


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.

Проектирование широкополосного усилителя
Спроектировать широкополосный усилитель гармонических сигналов, удовлетворяющий следующим требованиям:
Коэффициент частотных искажений на нижней граничной частоте Mн=1,8 дБ;
Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте Mв=1,5 дБ;
Температурный диапазон: от 0 °C до 50 °C;
Сопротивление источника сигнала Rист=100 Ом;
Верхняя граничная частота fв=15 МГц;
Коэффициент нелинейных искажений Kг=6 %;
Амплитуда выходного сигнала Eвых=2 В;
Допустимая нестабильность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих температур не должна превышать 10 %.
Раздел усилители является одним из основных разделов дисциплины схемотехника аналоговых электронных устройств, и включает в себя большое число подразделов. Одним из основных аргументов разработки усилителей является выделение слабого сигнала на фоне помех и шумов для последующей его обработки. И нетрудно догадаться, что требования предъявляемые к усилителям, применяемым в различных областях техники, росли с момента их появления, и на современном этапе являются весьма жёсткими.
В данной работе нас будет интересовать широкополосный усилитель. В настоящее время такие усилители могут применяться в осциллографии, в исследованиях прохождения радиоволн в различных средах, в том числе прохождения различных длин волн в городских условиях. Одним из основных требований в данном случае является обеспечение необходимого усиления принимаемого сигнала в широкой полосе частот.
Рассчитываемый усилитель имеет высокую верхнюю граничную частоту, но так как коэффициент усиления транзистора на высоких частотах составляет единицы раз, то при создании усилителя необходимо применять корректирующие цепи, обеспечивающие максимально возможный коэффициент усиления каждого каскада усилителя в заданной полосе частот. Кроме того можно применить усилительную секцию типа общий эмиттер-общая база (ОЭ-ОБ), которая обеспечивает площадь усиления в 3-10 раз превышающую площадь усиления обычного реостатного каскада. Выходное напряжение невелико, поэтому выходной каскад может быть выполнен на микросхемы К265УВ6. Технические требования не оговаривают входное сопротивление, поэтому его можно выбрать из предложенного диапазона от 0.5 до 2 кОм. Зададимся значением входного сопротивления 1 кОм.
2 . Выбор и обоснование структурной схемы усилителя. Расчет количес тва каскадов, площади уси ления
Задаваясь коэффициентом запаса КЗ = 1.5, определяем расчётный коэффициент усиления:
Необходимое число каскадов при Km = 40 оказывается равным 3
Определим требования к отдельным каскадам:
б) коэффициент частотных искажений на нижних частотах:
в) коэффициент частотных искажений на верхних частотах:
г) нестабильность усиления в каждом каскаде:
Определяем необходимую площадь усиления каждого каскада. Глубина обратной связи, необходимая для получения заданного усиления:
Из графика (рис. 2) по заданной кривой 2 находим проигрыш в площади усиления по сравнению с простой параллельной коррекцией.
Выигрыш, обеспечиваемый простой параллельной коррекцией при заданных частотных искажениях на высоких частотах МВi, определим из графика (рис. 1). Значение зададим на уровне 0.9
Рисунок 1 - Потери площади усиления при эмиттерной коррекции по сравнению с простой коррекцией
Рисунок 2 - Выигрыш площади усиления при простой параллельной коррекции
Окончательно выигрыш в площади усиления при эмиттерной коррекции:
Рассчитаем необходимую верхнюю граничную частоту каждого каскада:
Для необходимой площади усиления теперь можно получить:
Такая площадь усиления может быть обеспечена усилительной секцией ОЭ-ОБ с применением коррекции эмиттерной противосвязью. В качестве усилительного элемента целесообразно использовать ИС К265УВ6.
Номиналы элементов ИС К265УВ6 и некоторые параметры транзистора КТ331Б, необходимые для расчётов:
Минимально возможное сопротивление нагрузки определяется из неравенства:
В условиях предложенного технического задания целесообразно принять RК = 1000 Ом. RК берём по ряду Е24. При этом необходимо добавочное сопротивление равное 330 Ом:
где сопротивление 670 Ом уже имеющееся в микросхеме.
Для расчёта минимально допустимого коллекторного напряжения предварительно зададимся UОСТ = 2 В - остаточное напряжение на транзисторе, UЭ2 = 0.6 В - напряжение на эмиттере транзистора, включенного с общей базой. Для напряжения питания получим:
Вычислим уточнённоё значение нагрузки каскада:
Величина амплитуды коллекторного тока составит:
Суммарное сопротивление в эмиттере:
Необходимое смещение на базе для кремниевого транзистора:
Напряжение коллектор-эмиттер транзисторов
Допустимое коллекторное напряжение определим из неравенства:
Допустимая мощность рассеяния на коллекторном переходе:
Теперь можно оценить параметры каждого из транзисторов:
Для определения нестабильности усиления каскада найдём большее из относительных приращений коэффициентов передачи по току:
Оценим нестабильность усиления каскада, для этого определим сопротивление эквивалентного генератора:
Входное сопротивление транзистора с учётом обратной связи:
Величина сопротивления эмиттерной обратной связи:
Определим нестабильность усиления каскада:
Оценим достижимую площадь усиления:
Поскольку допустимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.
Постоянная времени корректируемого звена:
Коэффициент коррекции определяется соотношением:
Величина корректирующей емкости, при заданном ранее :
4 . Расчет промежуточного каскада
Промежуточный каскад выполняем на точно такой же микросхеме, что и выходной каскад (К265УВ6). Параметры транзистора те же, что и в выходном каскаде поэтому их можно не рассчитывать. RК номинальное.
Эквивалентное сопротивление нагрузки:
Оценим достижимую площадь усиления:
Поскольку допустимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.
Эквивалентное сопротивление нагрузки:
Входное сопротивление транзистора с учётом обратной связи:
Величина сопротивления эмиттерной обратной связи:
Определим нестабильность усиления каскада:
Входной каскад выполняем на точно такой же микросхеме, как выходной и промежуточный каскады (К265УВ6). Схема электрическая принципиальная входного каскада такая же, как у промежуточного, только в расчетах учитывается сопротивление источника сигнала.
Необходимо согласовать входное сопротивление усилителя с внутренним сопротивлением источника сигнала. Для этого необходимо включить дополнительное сопротивление, шунтирующего вход. Rдоп=300 Ом
Определим сопротивление эквивалентного генератора:
Оценим достижимую площадь усиления:
Поскольку допустимая площадь усиления больше требуемой, требования к частотным свойствам выполнены.
Входное сопротивление транзистора с учётом обратной связи:
Величина сопротивления эмиттерной обратной связи:
По ряду Е24 Определим нестабильность усиления каскада:
6 . Расчет элементов высокочастотной коррекции
Значения эквивалентных постоянных времени каскадов:
Эквивалентная постоянная времени входного каскада:
Эквивалентная постоянная времени промкжуточног каскада:
Эквивалентная постоянная времени выходного каскада:
Корректирующие емкости для каскадов:
7. Расчет элементов, определяющих характеристику усилителя в области ни жних частот
Поскольку коэффициенты частотных искажений во всех каскадах собраны одинаковыми, одинаковыми будут и постоянные времени в области низких частот.
Эквивалентная постоянная времени каскада на нижних частотах:
Рассчитаем сопротивления, необходимые для расчёта номиналов вышеупомянутых емкостей:
Эквивалентные сопротивления для низких частот:
для выходной разделительной ёмкости:
для блокировочной ёмкости в эмиттере:
Величина блокировочной ёмкости в эмиттере определится соотношением:
Пересчитываем ёмкости по рядам Е6 и Е12, и получаем:
пересчитанные постоянные времени емкостей:
Эквивалентные сопротивления для низких частот:
для входной разделительной ёмкости:
для блокировочной ёмкости в эмиттере:
Величина блокировочной ёмкости в эмиттере определится соотношением:
Пересчитываем ёмкости по рядам Е6 и Е12, и получаем:
пересчитанные постоянные времени емкостей:
Во входном каскаде следует учесть два конденсатора, один разделительный на входе и конденсатор в цепи эмиттерной термостабилизации. Задаваясь, найдем:
Рассчитаем сопротивления, необходимые для расчёта номиналов вышеупомянутых емкостей: эквивалентные сопротивления для нижних частот:
для выходной разделительной ёмкости
для входной разделительной ёмкости:
для блокировочной ёмкости в эмиттере:
Величина блокировочной ёмкости в эмиттере определится соотношением:
Величина входной разделительной ёмкости:
Пересчитываем ёмкости по рядам Е6 и Е12, и получаем:
пересчитанные постоянные времени емкостей:
Амплитудно - частотные характеристики на нижних частотах:
Коэффициент частотных искажений на нижней граничной частоте для входного каскада:
Коэффициент частотных искажений на нижней граничной частоте для промежуточного каскада:
Коэффициент частотных искажений на нижней граничной частоте для выходного каскада:
Общая АЧХ усилителя на нижней граничной частоте:
Общий коэффициент частотных искажений на нижней граничной частоте для всего усилителя:
Амплитудно - частотные характеристики на верхних частотах:
Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте для входного каскада:
Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте для промежуточного каскада:
Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте для выходного каскада:
Общая АЧХ усилителя на верхней граничной частоте:
Общий коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте для всего усилителя:
Все графики АЧХ приведены в приложении Б.
В ходе выполнения данной работы был рассчитан широкополосный усилитель на основе ИС К265УВ6, как это отмечалось ранее. Не смотря на то что эта ИС достаточно старая, с точки зрения даты её разработки и серийного производства, параметры данного усилителя получились достаточно хорошие и его можно применять по назначению исходя из его параметров. Другая немало важная черта этого усилителя то, что он экономически выгоден, так как ИС К265УВ6 очень дешева, это позволяет сделать вывод о том что этот усилитель при необходимости можно поставить на серийное производство. Стоит также отметить, что габариты усилителя сравнительно небольшие, что на современном этапе миниатюризации приборов играет немаловажную роль.
1. “Усилительные устройства”. Под ред. Юзова В.И; КГТУ.Красноярск,1993.136с.
2. “Усилительные устройства”. Под ред. Войшвилло Г. В. -М. : Связь , 1975 .
3. “Аналоговые устройства: Программа курса, задания и методические указания к выполнению контрольной работы и курсового проекта”. Под ред. Волошенко В.В., Григорьева А.Г., Юзова В.И.; КГТУ, Красноярск, 1996г.
4. “Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (расчет каскадов и секций). Методические указания по курсу “Усилительные устройства”. Под ред. Юзова В.И.; КПИ, Красноярск, 1982г.
5. “Проектирование широкополосных и импульсных усилителей (примеры расчетов). Методические указания по курсу “Усилительные устройства”. Под ред. Юзова В.И.; КПИ, Красноярск, 1982г.
Методика расчета усилителей переменного тока. Особенности выбора схемы выходного каскада усилителя. Порядок определения параметров и режимов работы выходного, фазоинверсного и входного каскадов, оценка их полезного действия для максимального сигнала. курсовая работа [565,4 K], добавлен 12.07.2010
Анализ существующих схемных решений, однокаскадный усилитель на транзисторе с общим эмиттером. Расчет схемы усилителя низких частот, расчет выходного каскада. Схема усилителя с общим коллектором и Коллекторная стабилизация, эммитерный повторитель. курсовая работа [49,9 K], добавлен 11.11.2009
Проектирование усилителя низкой частоты на транзисторах, преобразователя аналоговых сигналов на базе операционного усилителя, комбинационно-логического устройства и транзисторного стабилизатора постоянного напряжения с помощью моделирования в OrCAD. курсовая работа [4,0 M], добавлен 18.04.2010
Кинематика и энергетика силовой станции. Расчет передач (цепной, косозубой и прямозубой), валов (входного, промежуточного, выходного), подшипников, элементов корпуса редуктора и шпоночных соединений. Выбор сортов масла для смазывания зубчатых зацеплений. курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.09.2010
Выбор элементов следящего привода: исполнительного двигателя, электромашинного усилителя, чувствительного элемента. Синтез системы управления методом типовых нормированных характеристических уравнений. Исследование и анализ разработанной системы. курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.09.2014
Расчет на прочность и устойчивость цилиндрических обечаек, днища и крышки, элементов рубашки, крышки отъемные и фланцевые соединения. Выбор штуцеров. Выбор и расчет комплектующих элементов привода. Проектирование и расчет перемешивающего устройства. курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.03.2011
Выбор электродвигателя привода. Расчет цилиндрической зубчатой, червячной и клиноременной передач. Конструктивные размеры элементов одноступенчатого редуктора. Определение сил, нагружающих подшипники входного и выходного валов и их расчет на прочность. дипломная работа [6,3 M], добавлен 08.04.2015
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 широкополосного усилителя гармонических сигналов курсовая работа. Производство и технологии.
Практическая Работа 6 По Биологии
Жанр Фольклора Реферат
Реферат: Розвиток автомобілів в 20 – 30-і роки ХХ століття
Курсовая работа по теме Оцінка фінансового стану підприємства
Что Способно Изменить Человека На Дне Сочинение
Дипломная работа по теме Вікова динаміка розвитку уваги в дітей шкільного віку
Реферат: Учёт в отрасли животноводства
Реферат по теме Взаимодействие государственного и регионального управления в наиболее значимых экономических сферах
Проблемы Противодействия Незаконной Миграции Магистерская Диссертация
Рефераты Острый Живот
Реферат На Тему Понятие И Виды Режимов И Учета Рабочего Времени
Дневник Практики Мгимо
Реферат: Scientology Essay Research Paper Scientology describes itself
Реферат: Стратегия управления долгом города Москвы
Контрольная работа по теме Право собственности на природные ресурсы
Реферат по теме Критерии оценивания качества воспроизведения изображений
Учебное пособие: Курс Теоретическая грамматика Методические указания по выполнению курсовой работы Автор-разработчик
Мини Реферат Рациональное Питание 6 Класс
Почва Как Среда Обитания Реферат
Реферат: Режим двигательной активности и работоспособности
Судебная система РФ - Государство и право курсовая работа
Проектирование систем контроля технологического параметра В-13 - Производство и технологии курсовая работа
Ведение бухгалтерского учета на предприятии - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа