Расчет многокаскадного усилителя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Выбор и обоснование структурной схемы усилителя. Преобразование энергии источника постоянного напряжения в энергию переменного напряжения в выходной цепи. Линейный и нелинейный режимы работы. Двухтактный бестрансформаторный каскад усиления мощности.


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.

При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, приеме радиосигналов, контроле и автоматизации технологических процессов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат усилители - устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока и мощности без изменения их формы или частотного спектра.
Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления УЭ по закону, задаваемому входным сигналом.
Основными параметрами усилительного каскада являются коэффициент усиления по напряжению K U =K вых /K вх , коэффициент усиления по току K I =I вых /I вх и коэффициент усиления по мощности K P =K U K I .
Все усилители можно разделить на два класса - с линейным и нелинейным режимами работы.
К усилителям с линейным режимом работы (или усилителям мгновенных значений) предъявляются требования получения выходного сигнала, близкого по форме к входному. Искажения формы сигнала, вносимые усилителем, должны быть минимальными. Это достигается благодаря пропорциональной передаче усилителем мгновенных значений напряжения (тока), составляющих во временной области сигнал. Коэффициенты усиления здесь рассчитывают по амплитудным или действующим значениям (в случае синусоидального сигнала) напряжения и тока.
Важнейшим показателем усилителей с линейным режимом работы является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), отражающая зависимость модуля коэффициента усиления K U , определенного для синусоидального входного сигнала, от частоты. В зависимости от вида АЧХ усилители с линейным режимом работы подразделяют на усилители медленно изменяющегося сигнала (усилители постоянного тока - УПТ), усилители звуковых частот (УЗЧ), усилители высокой частоты (УВЧ), широкополосные усилители (ШПУ) и узкополосные усилители (УПУ).
Характерная особенность УПТ - способность усиливать сигнал с нижней частотой, приближающейся к нулю (f н 0). Верхняя граница частоты f в в УПТ может составлять в зависимости от назначения 10 3 -10 8 Гц. УЗЧ характеризуются частотным диапазоном от десятков герц (f н ) до 15-20 кГц (f в ). УВЧ имеют полосу пропускания от десятков килогерц до десятков и сотен мегагерц. ШПУ имеют нижнюю границу частоты примерно такую же, как УЗЧ, и верхнюю - как УВЧ. На основе ШПУ выполняются линейные импульсные усилители.
1. Выбор и обоснова ние структурной схемы усилителя
Разработку структурной схемы усилителя производят на основе анализа технического задания и начинают с выбора типа каскада усилителя мощности.
Так как по заданию требуется рассчитать безтрансформаторный выходной каскад, то в качестве усилителя мощности была выбрана схема ДТУМ на транзисторах разного типа проводимости. Управляется ДУМ с выхода КПУ по схеме с ОЭ. Входной каскад выполним по схеме с ОЭ.
Рисунок 3 - структурная схема усилителя с ДУМ.
Для нашей схемы с ДУМ на транзисторах разного типа проводимости выполненный по схеме с ОК, предоконечный каскад должен развивать большую амплитуду на выходе, чем Uн, а т.к. предоконечный каскад работает в режиме А, то Еn-1>Еn. Применение понижающих фильтров в цепях питания каскадов работающих в режиме АВ, недопустимо, поэтому предоконечный и входной каскады усиления питаются от отдельного источника питания, а УМ непосредственно от двух источников питания. Входной каскад усиления будет питаться через фильтр напряжением.
2 . Расчет двухтактного бестрансформаторного каскада усиления мощности на транзисторах разного типа проводимости
Принципиальная схема ДТУМ представлена на рис. 1. Транзисторы включены по схеме с ОК, имеется внутренняя отрицательная обратная связь.
Рис. 1. Двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности
Расчет схемы производится для одного плеча и последовательность расчета следующая.
1. По заданным величинам и определяем амплитудные значения тока и напряжения в нагрузке по формулам
2. Определяем напряжение питания по формуле
Напряжение на данном этапе расчета принимается равным , после выбора транзистора и построения нагрузочной прямой по переменному току может быть уточнено.
Полученную величину округлим до ближайшего целого числа, а затем примем из стандартного ряда: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 36, 42, 50 (ближайшее к расчетному значению)
Транзистор второго плеча выбирается другого типа проводимости с такими же параметрами (так называемый комплиментарный транзистор).
Этим условиям удовлетворяют комплементарные транзисторы КТ819В и КТ818В с параметрами
5. Представим выходные и входные ВАХ на которых построим нагрузачную прямую, и на входной характеристики определим значения входных параметров.
Рис. 2 Выходные характеристики транзистора КТ-819В.
Рис.3 Входная характеристика транзистора КТ-819В.
6. Далее производим проверку Pкmax по формуле
7. По ВАХ определяем . По входной ВАХ определим
Расчитав и , определяем мощность, потребляемую входной цепью усилителя от предыдущего каскада и входное сопротивление:
1. Для второй пары транзисторов составного каскада входные параметры первого являются выходными, то есть для выборов транзисторов используем следующие данные:
2. Исходя из рассчитанных данных выбираем пару транзисторов, это КТ814В и КТ815В с параметрами:
3. Представим выходные и входные ВАХ на которых построим нагрузачную прямую, и на входной характеристики определим значения входных параметров.
Рис. 4 Выходные характеристики транзистора КТ-814В.
Рис.5 Входная характеристика транзистора КТ-814В.
5. Рассчитаем сопротивление входной цепи каскада R1 и R2 и выберем диод. Для этого задаем ток делителя
Искомые сопротивления определяем по формуле
Номинальные сопротивления по ряду Е24
Выбор диода осуществляем по допустимому прямому току
и току начала линейного участка прямой ветви ВАХ
Выбираем диод Д229В с параметрами представленными в таблицы 2.
По входной ВАХ определим параметр h11э
Параметр возьмем из справочных данных транзистора.
Величины и являются исходными данными для расчета предварительного каскада.
1. Рассчитаем КПД усилителя мощности
3. Расчет кас кадов предварительного усиления
Расчет предоконечного усилительного каскада с общим эмиттером.
Величины и являются исходными данными для расчета предоконечного каскада.
Рисунок 1 - Принципиальная схема усилительного каскада с ОЭ
1. Выбирается сопротивление из следующих соображений. Так как каскад с ОЭ является предоконечным каскадом усилителя, то с целью обеспечения согласованного режима работы предоконечного каскада и каскала УМ.
2. Определяем амплитуду переменной составляющей тока коллектора
3. Задаёмся координатами точек покоя выходной цепи транзистора. Они должны удовлетворять условиям:
4. Определяется каскада. Падение напряжения на сопротивлении для обеспечения высокой температурной стабильности режима покоя выбирается из условия = (0,1….0,3) . Подставляя в формулу (1), получим выражение для расчета :
Полученную величину округлим до ближайшего целого числа, а затем примем из стандартного ряда: 0,25; 0,4; 1,5; 2; 3; 4; 5; 15; 20; 24; 48; 54; 80; 100; 150; 200; 250; 300.
5. Выбираем транзистор КТ601А согласно условиям:
6. Определяется ток . . Для по входной ВАХ, соответствующей = 10 В, определяется напряжение .
Для по входной ВАХ определяем напряжение Uбп.
Рис.2 Входная характеристика транзистора КТ601А.
7. Рассчитаем сопротивление Rэ, R1 и R2.
Падение напряжения на сопротивлении Rэ для обеспечения температурной стабильности режима покоя выбирается из условия
8. Производится расчет каскада по переменному току.
Рис.3. Схема замещения каскада по переменному току
В схеме замещения каскада по переменному току в области средних частот не учтено наличие в транзисторе внутренней обратной связи (описываемой параметром транзистора), т.к. напряжение ОС, действующее на входе каскада много меньше . Сопротивления входного делителя и представлены в схеме замещения сопротивлением =||.
По схеме замещения определяем параметры каскада по переменному току:
Рис.4. Выходная вольт-амперная характеристика
9. Определяем необходимое для управления каскадом амплитудное значение входного напряжения:
Величины и являются исходными данными для расчета следующего каскада.
Так как , то необходим еще один каскад усиления.
Расчет входного усилительного каскада с общим эмиттером.
Величины и являются исходными данными для расчета входного каскада.
Рис.5. Принципиальная схема усилительного каскада с ОЭ
10. Выбирается сопротивление из следующих соображений.
11. Определяем амплитуду переменной составляющей тока коллектора
12. Задаёмся координатами точек покоя выходной цепи транзистора. Они должны удовлетворять условиям:
Выберем n-p-n транзистор КТ315А с параметрами , , , ,
13. Определяется каскада. Падение напряжения на сопротивлении для обеспечения высокой температурной стабильности режима покоя выбирается из условия = (0,1….0,3) . Подставляя в формулу (1), получим выражение для расчета :
Полученную величину округлим до ближайшего целого числа, а затем примем из стандартного ряда: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 36, 42, 50 (ближайшее к расчетному значению)
14. Проверяем выполнения условий для выбранного транзистора КТ315А
15. Определяется ток . В справочной литературе приводится, как правило, диапазон изменения параметра транзистора. При расчете берется среднее значение . Для по входной ВАХ, соответствующей = 2 В, определяется напряжение .
Для по входной ВАХ определяем напряжение Uбп.
Рис.6 Входная характеристика транзистора КТ315А. Uбп = 0,5 В.
16. Рассчитаем сопротивление Rэ, R1 и R2.
Падение напряжения на сопротивлении Rэ для обеспечения температурной стабильности режима покоя выбирается из условия
Напряжения в формулы берутся по абсолютной величине.
17. Производится расчет каскада по переменному току.
Рис.7. Схема замещения каскада по переменному току
В схеме замещения каскада по переменному току в области средних частот не учтено наличие в транзисторе внутренней обратной связи (описываемой параметром транзистора), т.к. напряжение ОС, действующее на входе каскада много меньше . Сопротивления входного делителя и представлены в схеме замещения сопротивлением =||.
По схеме замещения определяем параметры каскада по переменному току:
18. Определяем необходимое для управления каскадом амплитудное значение входного напряжения:
4. Расчет усилителя в области низких частот
Зададим допустимый коэффициент частотных искажений, выделяемый на каждый фильтр в цепях питания КПУ, =1.02.
Определим общий коэффициент частотных искажений, отводимый на все фильтрующие цепи по формуле:
Определим общий коэффициент частотных искажений, отводимый на остальные элементы схемы:
где M н - коэффициент частотных искажений, вносимых усилителем на нижней рабочей частоте, который выбирается из условия.
Распределим коэффициент между всеми искомыми элементами схемы:
входной разделительный конденсатор (С 1 ) - 1,0155;
конденсатор междукаскадной связи ОЭ-ОЭ (С 3 ) - 1,0155;
конденсатор междукаскадной связи ОЭ-ДТУМ (С6) - 1,0155;
конденсатор в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С2) - 1,17;
конденсатор в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С5) - 1,17;
Найдем емкость входного разделительного конденсатора (С 1 ):
Найдем емкость конденсатора в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С 2 )
Найдем емкость конденсатора междукаскадной связи ОЭ-ОЭ (С 3 )
Найдем емкость конденсатора в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С4)
Найдем емкость конденсатора междукаскадной связи ОЭ-ДТУМ (С5)
Определим допустимые напряжения для конденсаторов:
для входного разделительного конденсатора (С 1 ):
для конденсатора междукаскадной связи ОЭ-ОЭ (С 3 ):
для конденсатора междукаскадной связи ОЭ-ДУМ (С5):
для конденсатора в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С2)
для конденсатора в цепи эмиттера каскада по схеме ОЭ (С5)
Для нашей схемы с ДУМ на транзисторах разного типа проводимости выполненный по схеме с ОК, предоконечный каскад должен развивать большую амплитуду на выходе, чем Uн, а т.к. предоконечный каскад работает в режиме А, то Еn-1>Еn. Применение понижающих фильтров в цепях питания каскадов работающих в режиме АВ, недопустимо, поэтому предоконечный и входной каскады усиления питаются от отдельного источника питания 80 В, а УМ непосредственно от двух источников питания 24В. Входной каскад усиления будет питаться через фильтр напряжением 12В.
1. Рассчитаем сопротивления фильтра:
Рассчитаем конденсаторы на сглаживание пульсаций:
определим напряжение фона допустимое для всех каскадов, имеющих независимое питание:
Для всех КПУ определим напряжение фона, действующее на входе каскадов при отсутствии фильтрующих цепей.
Искомое напряжение определяется по формуле:
3. Определим допустимую величину исходного напряжения
4. Определим коэффициенты сглаживания по формуле:
Так как то рассчитываем емкости конденсаторов для фильтров по формуле
5. Произведем расчет емкостей фильтра на развязку.
Определим напряжение паразитной обратной связи
Определим требуемые коэффициенты передачи
Так как фильтр находится перед каскадом с ОЭ, то
Так как , то рассчитывается с точки зрения развязки от действия ПОС.
Расчитаем КПУ коэффициент передачи для каскада ОК
Сравнивая емкости определенные с точки зрения сглаживания пульсаций и сточки зрения развязки, из двух значений выбираем наибольшее
Рассчитаем для конденсатора фильтра допустимое напряжение
Произведем расчет резисторов по мощности.
В этом курсовом проекте по заданному техническому заданию был рассчитан усилитель мощности, удовлетворяющий требуемым характеристикам..
В данной работе спроектирован бестрансформаторный низкочастотный усилитель мощности, соответствующий заданным параметрам.
В ходе работы разработана принципиальная электрическая схема этого усилителя, с указанием причин выбора именно такой конфигурации. По каждому из каскадов отдельно также дается краткое описание.
В данной работе представлен расчет каждого из каскадов усилителя и преведены используемые в процессе расчета характеристики.
К данному курсовому проекту прилагается чертеж, выполненный на бумаге формата А3 и представляет собой принципиальную электрическую схему спроектированного усилителя.
Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1982. - 496 с.
Перельман Б.Л. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. - М.: Радио и связь, 1981. - 660 с.
Терещук Р.М. Справочник радиолюбителя /Р.М. Терещук, Р.М. Домбругов, Н.Д. Босый - Киев - Государственное издательство технической литературы УССР, 1961. - 650 с.
Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник. Под общ. ред. Н.Н.Горюнова. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 744с.
Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств. - М.: Высшая школа, 1989г -223с.
Разработка и расчет схемы двухтактного усилителя мощности с заданными параметрами. Расчет оконечного, промежуточного и входного каскада. Выбор цепи стабилизации тока покоя. Результирующие характеристики усилителя. Требования к мощности источника питания. курсовая работа [617,9 K], добавлен 16.10.2011
Усилительный каскад с применением транзистора как основа электроники. Расчет импульсного усилителя напряжения с определенным коэффициентом усиления. Выбор схемы усилителя и транзистора. Рабочая точка оконечного каскада. Расчет емкостей усилителя. курсовая работа [497,5 K], добавлен 13.11.2009
Обоснование выбора структурной и принципиальной схемы усилителя. Ориентировочный расчет числа каскадов усиления. Расчет оконечного каскада, элементов схемы по постоянному току, глубины общей отрицательной обратной связи, коэффициента усиления усилителя. курсовая работа [986,3 K], добавлен 02.01.2011
Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения. Защита полупроводниковых стабилизаторов напряжения на основе операционного усилителя от перегрузок по току и короткому замыканию. Расчет регулирующего элемента. курсовая работа [632,2 K], добавлен 09.07.2014
Выбор и анализ структурной схемы усилителя постоянного тока. Расчет дифференциального каскада усилителя, определение величины напряжения питания. Выбор транзисторов, расчет номинала резисторов. Коэффициент усиления конечного и дифференциального каскадов. курсовая работа [197,2 K], добавлен 12.01.2015
Расчет усилителя мощности с представлением структурной схемы промежуточных каскадов на операционных усилителях. Расчет мощности, потребляемой оконечным каскадом. Параметры комплементарных транзисторов. Выбор операционного усилителя для схемы бустера. курсовая работа [1,6 M], добавлен 05.02.2013
Расчет предварительного усилителя. Выбор типа операционного усилителя и схемы выпрямителя. Расчёт фильтра и буферного каскада. Определение расчётного значения общего коэффициента передачи. Выбор стабилизатора напряжения. Описание принципиальной схемы. курсовая работа [644,5 K], добавлен 04.05.2012
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



Расчет многокаскадного усилителя курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Критерии Эссе Егэ
Реферат: Предпрофильный курс Составитель: Гаар Е. В., учитель русского языка и литературы школы №6 Юрга
Смарт Технология Драйвер Успеха Эссе По Химии
Дипломная работа по теме Формування пізнавальних інтересів першокласників на уроках "Я і Україна"
Сочинение Как Сделать Душу Чистый
Дипломная работа: Рекомендации по утилизации шахтного метана для угольных шахт Кузбасса
Дипломная работа по теме Рынок монополистической конкуренции
Дневник Практики Инструктаж По Технике Безопасности
Реферат: Steroids Essay Research Paper SteroidsSteroids are groups
Сочинение По Теме Фонвизин И Классицизм
Контрольная Работа На Тему Кореспондентські Рахунки
Курсовая работа: Семья, как социальный институт. Определение понятий брак и семья
Сочинение по теме Тема города в комедии Ревизор и поэме Мертвые души Н.В.Гоголя
Контрольная работа по теме Предмет земельного права
Курсовая Работа По Анатомии Животных
Учебное пособие: Методы исследования рыбы
Финансовый Бюджет Курсовая
Сочинение по теме Сюжетно-композиционная организация повествования («Котлован» Платонова)
Реферат: Взаимодействие низкомолекуляных соединений с мембранами
Курсовая работа по теме Взаимосвязь лидерских качеств личности с ее статусом в системе межличностных отношений
Дослідження процесів "витоку" інформації через побічні електромагнітні випромінювання (ПЕМВ) від комп'ютерної системи - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа
Приборы для радиоизмерений - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа
Управление полиции на метрополитене - Государство и право контрольная работа