Проектирование усилителя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Основные принципы построения полосовых усилителей на основе быстродействующих ОУ по заданным параметрам. Расчёты блока двуполярного питания. Выявление некоторых ограничений по проектированию усилителей данного класса на фильтрах низкого порядка.


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.

Спроектировать видеоусилитель, обеспечивающий полосу пропускания от f н =50 Гц до f в =6,5 МГц, коэффициент усиления К=100, нестальбильность коэффициента усиления не более 1%, амплитуду выходного напряжения U вых =100 В.
Усилительным устройством (усилителем) называется устройство, в нагрузку которого поступает усиленный по мощности входной сигнал. Эффект усиления сигнала по мощности наблюдается только в том случае, когда имеется источник энергии, за счёт которого можно увеличить мощность сигнала на выходе. В зависимости от вида энергии, отбираемой от источника питания, усилители делятся на электрические, пневматические, механические и др. Среди множества современных электронных устройств усилители электрических сигналов получили самое широкое распространение. Они применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, телевидения, измерительной технике, автоматике, вычислительной технике, в устройствах бытовой техники и т.п. Поэтому трудно переоценить значение усилителей для науки и технике.
Неотъемлемой частью любого усилителя является источник питания, который в большинстве случаев представляет собой источник постоянного тока (выпрямитель, химический источник тока, и т.п.). Следует отметить, что в электронных усилителях может быть не один, а два и более источника питания. В магнитных и в диэлектрических усилителях, а иногда и в мощных оконечных каскадов оконечных усилителей, применяются источники переменного тока.
В качестве усилительных элементов в усилителях используются биполярные и полевые транзисторы, аналоговые ИМС, лампы, тиристоры, транзисторные оптопары и др., т.е. для усиления электрических сигналов в них в основном применяются явления проводимости в полупроводниках, в вакууме и т.д. Известно также, что электрические сигналы усиливаются с помощью дросселей насыщения (в магнитных усилителях), варикапов и в варикондов.
Классификация электронных усилителей только по назначению (измерительные, радиолокационные, следящих систем и т.д.) не раскрывает всех их особенностей т.к. усилители различного назначения могут обладать одинаковыми свойствами. Поэтому, подразделяя усилители на типы:
Полосу и абсолютные значения усиливаемых частот.
Все усилители характеризуются полосой пропускания f, которая равна разности верхней f в и нижней f н граничной (сопрягающей) частот. Полоса пропускания усилителя, как правило, связывается с шириной спектра усиливаемого сигнала.
В зависимости от полосы усиливаемых частот усилители делятся на два типа:
Если избирательность обеспечивается за счёт использования колебательных контуров, избирательный усилитель называется резонансным. Избирательные усилители с плоским или многогорбым средним участком и резко ограниченными краями АЧХ называется полосовыми. Имеется и специальные узкополосные усилители с полосой пропускания в несколько герц. По назначению усилителя делятся на усилители напряжения, тока и мощности. По последнему признаку усилители делятся на полупроводниковые и ламповые, магнитные, диэлектрические, изолирующие.
Для питания данной схемы необходимо использовать двуполярный источник напряжения, т.к. в схеме применены операционные усилители.
Спроектируем источник питания, показанный на рисунке 1.

Расчет источника питания будем проводить в обратном порядке (т.е. сначала произведем расчет стабилизатора, далее фильтров, затем выпрямителей и трансформаторов).
Для обеспечения работоспособности схемы, блок питания должен выдавать 15В стабилизированного напряжения и 30мА тока.
1. Зная U вых =15 В по напряжению стабилизации выбираем тип стабилитрона VD 9 (Д815: U ст =15 В, I ст max =500 мА, r ст =8 Ом). (Два стабилитрона вследствие того, что источник напряжения, требуемый для питания ОУ биполярный.) полосовой усилитель двуполярный питание
Уточняем выходное напряжение U вых =U ст =15 В.
Задаемся коэффициентом пульсации на входе стабилизатора (примем U вх max =20.5 В), коэффициент стабилизации К ст =0.5.
Зададимся относительными отклонениями сети в сторону повышения и понижения а max =a min =a пер =0.5.
Определим максимальный коэффициент стабилизации.
Убеждаемся, что заданная величина К ст <К ст max .
Определяем номинальное входное напряжение стабилизатора.
Определяем мощность, рассеиваемую в резисторе R 9 .
По ГОСТу выбираем резистор с ближайшим, меньшим номиналом: данным требованием удовлетворяет резистор МЛТ мощностью 1 Вт, номиналом 36 Ом.
Зададимся коэффициентом пульсации на входе фильтра. К пвх =0.075, тогда коэффициент сглаживания q равняется:
где m - количество одновременно работающих диодов в выпрямительном устройстве (в нашем случае m=2).
где f - частота осветительной сети.
По справочным данным выберем выпрямительные диоды, удовлетворяющие максимальным значениям выпрямленного напряжения, максимального обратного напряжения, рабочей частоте, прямому максимальному току. Данным параметрам удовлетворяет выпрямительный диод Д223А.
Определим сопротивление трансформатора.
где j - плотность тока в обмотках трансформатора (принимаем равным 3 А/мм 2 ), B - магнитная индукция (принимаем равным 1.3 Т).
Определим напряжение холостого хода трансформатора.
Определим напряжения вторичных обмоток.
Ток вторичной обмотки равен току I 0 .
Определим произведение поперечного сечения стержня магнитопровода на площадь окна.
где B=1.5 T, j=4 А/мм 2 , k м =0.2, k c =0.96, =0.7.
По определенному произведению S ст S ок из таблицы определяем тип магнитопровода и его основные габаритные размеры (магнитопровод ленточный марки , а=8, b=12.5, c=10, h=16.
Определим количество витков обмоток трансформатора.
Определим диаметры обмоток проводов трансформатора.
5. Так как наш трансформатор является маломощным и низковольтным, выберем марку проводов ПЭВ-2.
Фильтр верхних частот представляет собой устройство, которое пропускает сигналы верхних частот, но задерживает сигналы нижних. Рассчитаем ФВЧ представленный на рисунке 2.

Передаточная функция ФНЧ в общем виде для фильтров первого порядка записывается в виде:
Построим сигнальный граф (рисунок 3), по нему запишем передаточную функцию для данного фильтра:
В нашем случае К=2, (7),(8), тогда R 3 =R 4 =10 кОм.
Определим номиналы элементов. . По заданию f н =50 Гц, отсюда следует: . Выберем R 2 =10 кОм, тогда С 2 = 353,7 мкФ.
Исследуем АЧХ данного фильтра. АЧХ получается при взятии модуля от передаточной функции и замене оператора Лапласа на оператор .
Построим данную зависимость в логарифмическом масштабе.

На данном графике была проведена линия по уровню 0,707 и определена частота среза, которая совпала с расчётной: . Особенностью данного фильтра является то, что его полоса пропускания лежит в пределах от до =.
Исследуем ФЧХ данного фильтра. Она определяется как зависимость аргумента передаточной функции, при замене оператора Лапласа на оператор , от частоты.
Построим данную зависимость в логарифмическом масштабе.
Особенностью ФЧХ данного типа является, то что фаза в полосе пропускания равна нулю, а в полосе задержки растёт до /2.
Фильтр нижних частот представляет собой устройство, которое пропускает сигналы нижних частот, но задерживает сигналы верхних. Рассчитаем ФНЧ представленный на рисунке 6.

Передаточная функция ФНЧ в общем виде для фильтров первого порядка записывается в виде:
Построим сигнальный граф (рисунок 7), по нему запишем передаточную функцию для данного фильтра:
Определим номиналы элементов. . По заданию f в =6 МГц, отсюда следует: . Выберем R 1 =10 кОм, тогда С 1 =2,227 пФ.
Исследуем АЧХ данного фильтра. АЧХ получается при взятии модуля от передаточной функции и замене оператора Лапласа на оператор .
Построим данную зависимость в логарифмическом масштабе.
На данном графике была проведена линия по уровню 0,707 и определена частота среза, которая совпала с расчётной. Особенностью данного фильтра является то, что его полоса пропускания лежит в пределах от =0 до .

Исследуем ФЧХ данного фильтра. Она определяется как зависимость аргумента передаточной функции, при замене оператора Лапласа на оператор , от частоты.
Построим данную зависимость в логарифмическом масштабе.

Особенностью ФЧХ данного типа является, то что фаза в полосе пропускания равна нулю, а в полосе задержки падает до -/2.
Для обеспечения заданных параметров, таких как нестабильность коэффициента усиления и полосы пропускания, выберем прецизионный быстродействующий ОУ со встроенным ВЧ-каналом, а именно КР140УД17.
На данном ОУ построим выходной каскад с К=7,5.

(10), тогда R 5 =10 кОм, R 6 =6,5 кОм.
При К=7,5 и заданной полосе пропускания, данный ОУ можно использовать без дополнительной частотно-корректирующей цепочки. Также этот ОУ способен работать на заданную нагрузку (R н =1 кОм) и обеспечить заданную амплитуду выходного напряжения 3 В.
Видеоусилитель представляет собой устройство, которое усиливает сигналы заданной полосы частот. Рассчитаем ВУ представленный на рисунке 11.

Передаточная функция данного устройства представляет собой произведение передаточных функций ФНЧ, ФВЧ и выходного каскада. H(p)=10H ФНЧ (p) H ФВЧ (p).

Исследуем АЧХ данного усилителя. АЧХ получается при взятии модуля от передаточной функции и замене оператора Лапласа на оператор .
На данном графике была проведена линия по уровню 0,707 и определены частоты срезов, которые совпали с расчётными: и w c р е за2 =4.608*10 7 . Особенностью данного усилителя является то, что его полоса пропускания лежит в пределах от до .

Исследуем ФЧХ данного усилителя. Она определяется как зависимость аргумента передаточной функции, при замене оператора Лапласа на оператор , от частоты.
Особенностью ФЧХ данного типа является, то что фаза в полосе пропускания равна нулю, а в полосах задержки растёт до /2 либо падает до -/2.
Расчёт печатных плат сводится к проведению следующих пунктов:
Реконфигурирование исходной принципиальной схемы
Определение основных геометрических размеров печатной платы , используемого материала , диаметра монтажных и технологических отверстий .
В нашем случае схема в реконфигурировании не нуждается , так как особых требований по плотности монтажа в задании не предъявляется , то выберем для удобства , размеры плат равными 10х5 см. Платы будем делать одинаковыми исключительно в целях удобства корпусирования. Материал для плат возьмём - фольгированный гетинакс , печатный монтаж , в виду простоты схемы будем проводить односторонний. Диаметры монтажных отверстий возьмём стандартные. Трансформатор TV сделаем навесным элементом.
В ходе проектирования полосового усилителя по заданным параметрам был сделан 10% допуск по полосе пропускания, с целью учесть отклонения реальных элементов от расчётных, а следовательно отклонения характеристик реального устройства от заданных. В ходе работы был изучен принцип построения полосовых усилителей на быстродействующих ОУ, а также выявлены некоторые ограничения по проектированию усилителей данного класса на фильтрах низкого порядка. Данные ограничения проявляются в виде срезания АЧХ при достаточно узкой полосе пропускания. В этом случае необходимо повышать добротность или порядок фильтра.
МРБ. Справочная книга радиолюбителя-конструктора.
Г.С. Остапенко Усилительные устройства.
Ю.А. Быстров, И.Г. Мироненко Электронные цепи и устройства.
Аналоговые интегральные микросхемы. Справочник 1994г.
П. Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники Т. 1.
А.Дж. Пейтон, В. Волш Аналоговая электроника на операционных усилителях.
Е.И. Манаев Основы радиоэлектроники.
Понятие электронного усилителя, принцип работы. Типы электронных усилителей, их характеристики. Типы обратных связей в усилителях и результаты их воздействия на работу электронных схем. Анализ электронных усилителей на основе биполярных транзисторов. курсовая работа [540,7 K], добавлен 03.07.2011
Изучение методов измерения основных параметров операционных усилителей. Исследование особенностей работы операционного усилителя в режимах неинвертирующего и инвертирующего усилителей. Измерение коэффициента усиления инвертирующего усилителя. лабораторная работа [751,7 K], добавлен 16.12.2008
Проектирование транзисторных усилителей. Формы применения местных и общих отрицательных обратных связей при улучшении параметров усилителя. Анализ ёмкости переходных и блокировочных конденсаторов. Сущность входного сопротивления предварительного каскада. курсовая работа [526,2 K], добавлен 22.12.2008
Понятие и принцип работы электронного усилителя. Типы электронных усилителей, их параметры и характеристики. Сравнительный анализ параметров усилителей с различным включением транзисторов в схемах. Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе. курсовая работа [1,2 M], добавлен 03.07.2011
Построение математической модели динамической системы. Изучение цепочки усилителей, состоящих из соединенных последовательно безынерционного усилителя и фильтра. Неустойчивость образования периодического сигнала и хаотизация сигнала в цепочке усилителей. контрольная работа [64,7 K], добавлен 24.11.2015
Разработка селективного усилителя, обладающего заданными параметрами. Функциональная схема селективного усилителя. Расчёт элементов предварительного усилителя, полосовых фильтров, сумматора. Область применения селективных усилителей, полоса прозрачности. курсовая работа [48,8 K], добавлен 17.07.2010
Схемы фильтров верхних и нижних частот. Направления использования фильтров Бесселя, режекторного и полосового. Особенности использования операционного и инвертирующего суммирующего усилителей. Расчет сопротивлений и емкостей в полосовых фильтрах. курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.03.2014
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 усилителя контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа по теме Организация пассажирских перевозок в дальнем и пригородном сообщениях
Дипломная работа: Особенности школьной дезадаптации у подростков с разным типом личностной направленности
Контрольная работа по теме Пятая республика во Франции
Курсовая работа по теме Правовая характеристика трудового договора
Реферат На Тему The Economy Of Great Britain
Эссе По Биологии Как Писать
Философия Гегеля Реферат По Философии
Контрольная работа: Россия в первой мировой войне 3
Реферат по теме Прокатно-пресовое производство
Реферат по теме Инженерная деятельность и ответственность инженера за последствия научно-технического прогресса
Реферат: Ценностное мировоззрение современного слушателя рок-музыки
Реферат: Сущность и функции кредита. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа: Синьхайская революция 1911 1913 гг. в Китае
Дипломная работа по теме Образование, свойства и добыча алмазов
Дипломная работа по теме Проблемы процессуального статуса следователя
Сочинение На Тему Кого Я Считаю Личностью
Доклад по теме Погодинская изба
Устройство, назначение, принцип работы, типы и история телескопа
Курсовая работа по теме Социальное партнерство в Российской Федерации
Дипломная работа: Специфика мультимедийных жанров онлайновых информационных ресурсов. Скачать бесплатно и без регистрации
Анализ социально-экономического развития региона - География и экономическая география курсовая работа
Взаимодействие спортивных организаций со средствами массовой информации - Журналистика, издательское дело и СМИ курсовая работа
Экологические права граждан - Государство и право курсовая работа