Усилитель мощности - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Разработка усилителя мощности, с использованием операционных усилителей, класс работ АБ (вид и спад амплитудно-частотных характеристик не имеет значения) с заданными параметрами выходной мощности, тока нагрузки, входного напряжения, диапазона 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.
Тольяттинский политехнический институт
“Микроэлектроника и микросхемотехника”
3. Основание выбора структурной и принципиа льной схем
4.2 расчет предварительного усилителя
4.3 расчет токов в цепях предварительного усилителя
Разработать усилитель мощности, с использованием операционных усилителей (ОУ), класс работ АБ (вид и спад амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) не имеет значения) и имеющий следующие параме т ры:
диапазон частот f Н =50 Гц f В = 500 Гц;
3. Основание выбора ст руктурной и принципиальной схем
При проектировании усилителей мощности ставятся две основные з а дачи: обеспечение требуемой выходной мощности и поддержание данной мощности во всем диапазоне требуемых частот. Исходя из данной поста в ленной задачи можно получить структурную схему проектируемого усилит е ля (лист 1 приложения). Она состоит из:
Выходного каскада усилителя мощности
Выходной усилитель обеспечивает усиление по току необходимое для получения необходимой мощности на нагрузке. Данный каскад должен удо в летворят следующим требованиям:
Обеспечивать необходимый коэффициент усиления по току.
Иметь большое входное и малое выходное сопротивления.
В полосе пропускания не вносить искажений выше нормы т.е. обесп е чить постоянную мощность на нагрузке в полосе частот от f Н до f В .
Иметь параметры, мало зависящие от температуры окружающей среды.
Предварительный усилитель-фильтр предназначен для усиления вхо д ного сигнала по напряжению и ограничения частотного диапазона входного сигнала в пределах требуемого частотного диапазона. Предварительный усилитель должен иметь следующие характерист и ки:
Обеспечить необходимый коэффициент усиления по напряжению.
Ограничивать частотный диапазон входного сигнала со спадами на краях диапазона не менее 20Дб/дек.
Иметь минимальный коэффициент нелинейных искажений
Источник питания должен обеспечивать требуемые выходные напряжения и токи равные максимальному пиковому значениютока потребляемого ус и лителем мощности.
Также он должен иметь коэффициент пульсаций не более 1% от ном и нального выходного напряжения при максимальном токе нагрузки, это необходимо для минимизации искажений вносимых источником питания в выходной сигнал. Нагрузка при расчете данного усилителя считается чисто а к тивной
Исходя из вышеперечисленных требований, предъявляемых к проект и руемому усилителю, была выбрана принципиальная схема усилителя.
В качестве выходного каскада усилителя мощности в задании на ку р совую работу сказано применить двухтактный эмитерный повторитель работа ю щий в режиме А-В.
Схема двухтактного выходного каскада работающего в режиме А-В приведена на рис. 3.1.
Схема построена на двух комплиментарных транзисторах типа КТ815 и КТ814. Для уменьшения потребляемой мощности каскад питается от одноп о лярного источника напряжения +12В. в схеме применены разделительные конденсаторы С1 и С2 обеспечивающие гальваническую развязку с предв а рительным усилителем и нагрузкой, а также выполняющих роль фильтра ВЧ со спадом 20 Дб/дек на частотах f < f Н . С1 расчитываем исходя из сопротивл е ния нагрузки. С помощью диодов VD 1и VD 2 создается компенсационное смещение на базах транзисторов для исключния в выходном сигнале искаж е ний типа “ступенька” которая образуется вследствии нел и нейности вольт-амперных характеристик (ВАХ) базово-эмиттерного пер е хода транзисторов. Резисторы R 1 и R 2 задают рабочую точку транзисторов и диодов. Для один а кового усиления положительной и отрицательной полуволн входного сигн а ла необходимо использовать транзисторы с одинаковым коэффициентом п е редачи тока, а также эти транзисторы должны образовывать комплимента р ную пару имея разную структуру.
Принципиальная схема предварительного усилителя-фильтра пре д ставлена на рис. 3.2. он построен в виде фильтра Баттерворта (низкой част о ты) с коэффициентом усиления по напряжению больше единицы, он задается с помощью резисторов R 3 и R 4. Ввиду того, что требуемый спад амплитудо-частотной характеристики (АЧХ) на частотах f > f В должен быть больше 20 Дб/дек, будет использован фильтр Баттерворта второго порядка, который имеет спад 40 Дб/дек. Элементы С1, С2 и R 1 и R 2 ра с считываются согласно методу приведенному в [1] для частоты среза f В . Операционный усилитель (ОУ) питается от двуполярного источника питания 12В. В качества ОУ в ы бран кристал К140УД7, обладающий хорошими частотными характеристиками, большим коэффициентом усил е ния и малым входным током. Причина выбора будет подробно рассмотрена в п. 4.3.
Принципиальная схема усилителя мощности представлена на листе 2 графической части
диапазон частот f Н =50 Гц f В = 500 Гц;
U ВЫХ = Р ВЫХ / I Н = 1/1 =1 (В) (4.2)
Разделительный конденсатор С4 был пасчитан из условия нижней гр а ничной частоты f Н =50 Гц
С4=1/(2* * f Н * R Н * (М Н -1) ) (4.3)
Где М Н - коэффициент искажений вносимый данным конденсатором в схему, для усиления мощности. Примем М Н =1,3. Тогда, произведя расчет, пол у чим: С4=3832 (мкФ)
Максимальное значение напряжения колектор-эммитер на транзист о рах:
Максимальный ток коллектора транзисторов определим по формуле
I К max = U ВЫХ / R Н =1/1 = 1 (А) (4.4)
По последним двум параметрам выбрали транзисторы комплимента р ной пары:
Напряжение покоя на эмиттерах транзисторов равно:
U O = 0.5*Е ПИТ = 0,5*12=6 (В) (4.5)
I Б max = I К max / min =1/100 = 10 ( тА ) (4.6)
Базовый ток был выбран по входной ВАХ транзисторов [5] по началу линейного участка характеристики.
Далее был расчитан ток покоя коллектора по формуле:
I Ко- = I Бо * min =10 -3 * 100 = 0,1 (А) (4.7)
По [6] были выбраны диоды VD 1 и VD 2 с прямым падением напряж е ния U VD =0.7 (В) и прямым током равным:
I VD = 1.2* I Б max = 1.2*10 -2 = 12 (тА) (4.8)
Этим параметрам соответствуют диоды КД522А
Ток через резистор R 5 рассчитан из условия
I R 5 = I Бо + I VD = 12*10 -3 + 10 -3 = 13*10 -3 (А) (4.9)
U R 5 = E ПИТ - U O - U Бэо = 12-6-0,7=5,3 (В) (4.10)
R 5 = U R 5 / I R 5 = 5.3/13*10 -3 = 387 Ом (4.11)
Мощность выделяемая на резисторе R 5:
P R 5 = I R 5 2 R 5 =(13*10 -3 ) 2 *387 =0.165 (Вт) (4.12)
Исходя из идентичности плеч каскада приняли сопротивление R 6= R 5 и выбрали
R ВХ = R5/2 ll (R H * min ) = 66 ( Ом ) (4.13)
I ВХ max = I БМ + I R 5 = 10 -2 +13*10 -3 =23*10 -3 (А) (4.14)
Амплитуда входного напряжения каскада
U ВХ max = I ВХ * R ВХ + U ВЫХ = 23*10 -3 *66+1=2,083 (В) (4.15)
Коэффициент усиления выходного каскада по напряжению
K U = U ВЫХ / U Вх max = 1 / 2,083 = 0,48 (4.16)
С3=1/(2* * f Н * R ВХ * (М Н -1) ) (4.17)
М Н =1,04 - коэффициент вносимых искажений для предварительного усилителя
4.2 Ра счет предварительного усилителя
Изначально необходимо расчитать коэффициент усиления по напряж е нию предварительного усилителя по формуле
Где К U общ - коэффициент усиления по напряжению всего усилителя мощн о сти.
К U общ = U ВЫХ / U ВХ =1 / 0,1=10 (4.19)
Расчет фильтра производим по методике [1] согласно которой снач а ла в ы бираем конденсатор С1 из условия:
Где f СР = f В -частота среза фильтра.
Емкость конденсатора С2 расчитывается по формуле:
Где с и в - коэффициенты для фильтра Баттерворта второго поря д ка (из [таблица 3.1:1]). в=1,414 ; с=1
Сопротивление R 1 рассчитаем из условия:
R 1 = (1/ * f C C 1) / (в+ (в 2 + 4*с*(А-1-С2/С1 )))=12400 (Ом) (4.22)
Выбираем R 1: МЛТ -0,125 12 (кОм)
R 2=1/( c * C 1* C 2* R 1*(2* * f C ) 2 ) = 1021 (Ом) (4.23)
Исходя из значения коэффициента усиления А рассчитаем значения сопр о тивлений резисторов R 3 и R 4.
R 3 = А*( R 1+ R 2)/(А-1)= 13655 (Ом) (4.23)
Выбираем R 3 : МЛТ - 0,125 13 (кОм)
R 4 = А*( R 1+ R 2) = 270790 (Ом) (4.24)
Выбираем R 4 : МЛТ - 0,125 270 (кОм)
4.3 Расчет токов в цепях предварительного усилителя
Для расчета токов выберем ОУ применяемый в предварительном ка с каде К140УД7. И оновременно проверим возможность его эксплуатации в данной роли. Его характеристики:
K У U =50000 f КР =0,8 (МГц) I ВЫХ =30 (мА)
Ввиду того, что входное сопротивление велико входным током ОУ можно пренебречь.
Расчет токов произведем на частоте f В- и для нее расчитаем реа к тивное сопротивление конденсаторов С1 и С2.
Х С1 = 1/(2* * f В- *С1) = 16000 (Ом) (4.25)
Х С2 =1/(2* * f В- *С1) = 795 (Ом) (4.26)
Для расчета токов составим схему замещения рис 4.3.
U ВХ = 0,1 (В); U ВЫХ ОУ = U ВХ * А = 2,083 (В)
R 1'= R 1=12 (кОм); R 2= R 2+Х С2 =1000+795=1795 (Ом)
R 3'=Х С1 =16 (кОм); R 4'= R 3 + R 4 = 283 (кОм)
По законам Кирхгофа составим систему уравнений
решив данную систему получили следующие значения токов:
I 1 = 8 ( мкА ) I 2 = -110 (мкА) I 3 = -118 (мкА)
Полученные токи, которые в 40 раз превосходят входной ток ОУ, но в 7 раз меньше максимального выходного, позволяют считать расчет верным т.к входной ток ОУ практически не оказывает влияния на токи в цепях предварительного усилителя-фильтра, а выходной ток не превышает ма к симально допустимый.
Расчитав схему усилителя мощности убедился, в том, что с применен и ем операционных усилителей можно создавать малогабаритные устро й ства с хорошими характеристиками и малым числом дискретных элементов. Расчитанный усилитель обладает всеми параметрами представле н ным в задании и обеспечивает на активной нагрузке сопротивлением 1 Ом выходную мо щ ность 1 Вт, при амплитуде входного напряжения 0,1 В, ус и литель работает в частотном диапазоне 50…500 Гц и обеспечивает спад АЧХ на границах не менее 20 Дб/дек.
Данный усилитель построен с применением в качестве предъварител ь ного усилителя-фильтра схемы фильтра НЧ Батерворта второго п о рядка. В качестве выходного каскада был применен двухтактный каскад на компл и ментарных транзисторах, работающих в режиме А-В.
Запитывается усилитель от двуполярного источника питания с выхо д ным напряжением 12 (В).
[1] “Интегральная электроника в измерительных устройствах” - Л,: Энергоатомиздат, 1988,- 304 с,: ил
[2] Хоровиц П., Хилл У., “Искуство схемотехники” пер. с англ.-М: Мир, 1983.-Т.1.598 с., ил.
[3] М.Н. Дьяконов, В.И. Кабабанов. - М.: Радио и связь,1983.-576с., ил
[4] А.Л. Булычев, В.Н. Галкин. “Аналоговые интегральные схемы”.- Минск., Беларусь; 1993
[5] “Справочник по транз исторам” / К.М. Брежнева, Е.И. Г атман и др. - М.радио и связь, 1981.-656с., ил
[6] “Диоды”: Справочник/А.В. Баюков, А.А. Зайцев.-М.: энергоатомиздат, 1982.- 744с.,ил
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
Исследование схемы с управляющим входным аттенюатором. Анализ шумовых характеристик приборов. Построение усилителей мощности на основе интегральной микросхемы. Пример расчета транзисторного полосового усилителя мощности диапазона сверхвысокой частоты. дипломная работа [3,2 M], добавлен 03.06.2012
Разнообразные усилительные устройства. Усилители тока, напряжения и мощности. Каскад предварительного усиления. Простой стереофонической усилитель мощности. Транзисторный радиовещательный или связной приемник. Номинальное сопротивление нагрузки. курсовая работа [941,1 K], добавлен 04.05.2011
Создание в нагрузке заданной величины мощности при минимальных энергетических потерях и нелинейных искажениях. Расчет режимов и параметров схемы усилителя мощности звуковых частот звуковоспроизводящего тракта. Максимальное значение тока в нагрузке. курсовая работа [508,4 K], добавлен 27.02.2012
Описание блок–схемы транзисторного двухкаскадного усилителя мощности низких частот. Вычисление мощности, потребляемой цепью коллектора транзистора от источника питания. Расчёт выходного и предварительного каскадов усилителя, фильтра нижних частот. контрольная работа [323,8 K], добавлен 18.06.2015
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
Принцип действия операционного усилителя, определение его свойств параметрами цепи обратной связи. Схема усилителя постоянного тока с нулевыми значениями входного напряжения смещения нуля и выходного напряжения. Активные RC-фильтры нижних, верхних частот. курсовая работа [488,7 K], добавлен 13.11.2011
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



Усилитель мощности курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Освоение рынка новыми товарами. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Выбор стратегических позиций в конкуренции
Реферат: Red Pony By John Steinbeck Essay Research
Доклад по теме Сексуальная потенция
Реферат: Африканский банк развития
Курсовая работа: Анализ организационно-правовых форм юридических лиц
Задачи Реферата По Истории
Реферат по теме Теоретические основы механизма формирования цен в условиях рыночной экономики
Курсовая работа по теме Анализ финансовых вложений организации
Практическое задание по теме Программирование и основы алгоритмизации
Отчет по практике по теме Організація роботи в банківській установі
Сочинение Описание Памятника Неизвестному Солдату
Зарубежный Опыт Управления Организацией Реферат По Менеджменту
Сочинение Описание Внешности Человека Брата
Курсовая работа по теме Безработица в России: ее особенности, формы, пути преодоления
Человек И Общество Анализ Контрольной Работы
Дипломная работа по теме Государственный контроль за выделением земель при освоении месторождений
От Чего Зависит Судьба Человека Сочинение Рассуждение
Реферат по теме Советское государство (1921 - 1950-е гг.)
Характеристика Прохождения Практики Экономиста
Император Александр I - История и исторические личности презентация
История создания Государственной Думы Российской Империи - Государство и право курсовая работа
Административно-правовой статус личности - Государство и право контрольная работа