Расчёт усилителя низкой частоты ( пояснительная записка и чертежи к ней ).

  • 27 страниц
  • 4 источника
  • Добавлена 10.01.2014
800 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
Содержание
Содержание 1
Исходные данные: 1
Введение 2
1. Предварительный расчёт и построение схемы усилителя 3
1.1 Выбор схемы оконечного каскада 3
1.2 Выбор транзисторов VT6, VT7 4
1.3 Выбор транзисторов VT4, VT5. 5
1.4 Выбор схемы предоконечного каскада 6
1.5 Выбор транзистора VT3 7
1.6 Расчёт общего коэффициента усиления 7
1.7 Приближённая оценка коэффициентов усиления ОК и ПОК 8
1.8 Приближённая оценка коэффициентов усиления каскадов предварительного усиления 8
1.9 Предварительная электрическая принципиальная схема усилителя 8
1.10 Покаскадное распределение заданных частотных искажений 10
2 Электрический покаскадный расчёт усилителя 10
2.1 Электрический расчёт оконечного каскада 10
2.2 Электрический расчёт предоконечного каскада 15
2.3 Электрический расчёт предварительного каскада 20
3. Электрическая принципиальная схема 22
Заключение 26
Литература 27
Фрагмент для ознакомления

Суммарный коэффициент усиления оконечного и предоконечного каскадов без отрицательной обратной связи равен:
КΣ = Uвыхмок/ Uбэм3 = Uнм/ Uбэм3 = 27,6/0,05 = 552 Этот же коэффициент усиления с учётом обратной связи: КΣос = КΣ/F,
где F – глубина отрицательной обратной связи:
F = 1+ Rист* Rвх3* КΣ/(R9*( Rист + Rвх3)).
Здесь Rист – сопротивление источника сигнала для каскада на VT3, т.е. выходное сопротивление предыдущего каскада на транзисторе
VT2 (рис.1.3). Rвх3 – входное сопротивление каскада на транзисторе VT3, включённого по схеме с ОЭ.
Проведём следующие расчёты. Выходное сопротивление каскада на транзисторе VT2 приблизительно равно сопротивлению резистора R6, включённого в коллектор VT2.
Rист = Rвых2 = R6 ≈ 0,4*Eк/ Iк02, где Eк – напряжение питания каскада на транзисторе VT2, Iк02 – ток покоя коллектора транзистора VT2. Примем Ек = 12В. Тогда на резисторе R8 (рис 1.3) будет падать напряжение
Ur8 = Еп – Ек = 60 – 12 = 48 В. Суммарный ток через этот резистор найдём позже. Для каскада на транзисторе VT2, работающего в режиме А, ток коллектора Iк02 находим из условия: Iк02 ≥ 1,5* Iвхм(vt3) = 1,5*22 = 33мА.
Рассчитаем сопротивление R6: R6 = 0,4*Eк/ Iк02 = 0,4*12/33*10-3 = 145 Ом. Таким образом, внутреннее сопротивление источника сигнала для предоконечного каскада Rист = 145 Ом.
Сопротивление Rвх3 найдём по входной ВАХ транзистора VT3 методом линеаризации в окрестности точки покоя ВАХ (рис. 2.3).
ΔUвх3 = Uбэмакс3 – Uбэмакс4 = 0,9 – 0,85 = 0,05 В.
ΔIвх3 = Iбмакс3 – Iбмакс4 = 22,8 – 12,9 = 9,9 мА
Rвх3 = ΔUвх3/ ΔIвх3 = 0,05/9,9*10-3 = 5 Ом.
Рассчитаем значение глубины обратной связи:
F = 1+ Rист* Rвх3* КΣ/(R9*( Rист + Rвх3))=
= 1+ 145*5/(2600*(145 +5)) = 1,002
Обратная связь практически отсутствует из – за малого входного сопротивления каскада на VT3. КΣос = КΣ/F = 552/1,002 = 551.
2.2.20 Рассчитаем амплитуду входного напряжения предоконечного каскада на транзисторе VT3 с учётом отрицательной обратной связи:
Uвхм(vt3) = Uвыхмок/ КΣос = 27,6/551 = 0,05 В.
2.2.21 Определим входное сопротивление предоконечного каскада на транзисторе VT3 с учётом ООС:
Rвх(vt3) = Uвхм(vt3)/ Iвхм(vt3) = 50*10-3/(22,1*10-3) = 2,26Ом
2.2.22 Определим мощность входного сигнала предоконечного каскада на транзисторе VT3:
Pвх(VT3) = Uвхм(vt3)* Iвхм(vt3)/2 = 50*10-3*22,1*10-3 = 1.1 мВт

2.3 Электрический расчёт предварительного каскада

Как показано в разделе 2.2 суммарный коэффициент усиления всего усилителя низкой частоты по напряжению равен КΣос = 551 и превышает предварительно рассчитанное значение Кu = 184. Таким образом, от предварительного каскада не требуется усиление по напряжению.
Предоконечный каскад является нагрузкой для предварительного каскада. Входное сопротивление предоконечного каскада Rвх(vt3) = 2,26 Ом.
Следовательно, выходное сопротивление предварительного каскада должно удовлетворять требованию Rвыхпредв ≤ 2,26 Ом. По техническому заданию входное сопротивление всего усилителя низкой частоты
Rвхус = 1600 кОм. Следовательно, входное сопротивление предварительного усилителя должно удовлетворять требованию Rвхпредв ≥ 1600 кОм.
Таким образом, каскад предварительного усиления должен иметь высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и допускает возможность получения коэффициента передачи по напряжению меньше единицы. Перечисленным условиям удовлетворяет операционный усилитель (ОУ), который может быть использован в качестве каскада предварительного усиления.
На рис. 2.5 приведена схема каскада предварительного усилителя. Для её реализации выбран операционный усилитель типа К157 УД1 имеющий следующие параметры:
Ток входа Iвх ≤ 0,0002 мкА
Коэффициент усиления по напряжению Кд ≥ 50000
Выходное сопротивление Rвых = 200 Ом
Напряжение питания Епит1 = + 15 В
Епит2 = - 15 В
Ток потребления Iпот ≤ 5 мА





Рис. 2.5 Электрическая схема предварительного усилителя

Операционный усилитель охвачен петлёй отрицательной обратной связи. За счёт глубокой ООС обеспечивается малое выходное сопротивление. Входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход. В силу незначительного входного тока входное сопротивление каскада определяется резистором R1, который удовлетворяет условию R1 ≥ 1,6 Мом. Выберем
R1 = 2 Мом. По резисторам R1, R2 протекают входные токи ОУ, вызывающие появление напряжений смещения по обоим входам. Для того, чтобы эти напряжения были одинаковыми сопротивления R1, R2 должны быть равными R1 = R2 = 2 Мом.
Коэффициент усиления по напряжению предварительного усилителя на ОУ равен:
Kuпредв = 1 + R3/R2
Так как усиление по напряжению не требуется, то зададим
R3 = 0,001*R1 = 0,001*2*106 = 2 кОм.
Kuпредв = 1 + R3/R2 = 1+ 2*103/2*106 = 1,001.
Глубина обратной связи F ≈ Кд = 50000.
Выходное сопротивление схемы с отрицательной обратной связью:
Rвыхос = Rвых/F = 200/50000 = 0,004 Ом. Требование к малому значению выходного сопротивления выполнено.

3. Электрическая принципиальная схема
В связи с использованием операционного усилителя в схеме предварительного усилителя полная электрическая принципиальная схема отличается от предложенной на рис. 1.3 схемы, полученной по результатам предварительных расчётов.
Электрическая принципиальная схема усилителя низкой частоты, разработанная в курсовом проекте приведена на рис. 3.1


Рис. 3.1 Схема электрическая принципиальная усилителя низких частот.


В соответствии с расчётами, проведенными в разделе 2.3, сопротивления резисторов R1,R2,R3 равны: R1= R2 = 2 Мом, R3 = 2 кОм. В соответствии с типовой схемой включения микросхемы К157УД1 заданы следующие номиналы «обвязки» микросхемы: R4 = 30 Ом, С2 = С3 = 30 пФ.
В соответствии с расчётами, проведенными в разделах 2.1,2.2, сопротивления резисторов имеют следующие значения: R5 = 2,6 кОм,
R6 = 102 Ом, R7 = R8 = 360 Ом.
В 1.10 было сделано предварительное покаскадное распределение заданных частотных искажений. В связи с изменениями в схеме произведём окончательное распределение и рассчитаем значения емкостей конденсаторов.
На цепи связи С1R2 отводим по 0,5 дБ (Мн = 1,06), на цепь C4 RвхVT3 отводим 1,5дБ (Мн = 1,19) , на цепь связи С5Rн отводим 1 дБ (Мн = 1,12). Суммарный коэффициент частотных искажений равен 3 дБ.
Ёмкости конденсаторов рассчитываем по формуле:



,
выберем С4 = 370 мкФ.
,
выберем С5 = 110 мкФ

























































Заключение
В курсовом проекте проведен подробный анализ работы усилителя низкой частоты. Показано, что для выполнения требований технического задания в схеме усилителя должны присутствовать оконечный мощный и предоконечный каскады, выполняющие функцию усиления мощности и каскад предварительного усиления, реализующий функцию усиления по напряжению.
Расчёты оконечного каскада показали, что для обеспечения требования по выходной мощности и удовлетворительного кпд необходимо построить выходной каскад, работающий в режиме класса AB и реализуемый по двухтактной схеме на комплементарной паре транзисторов.
Подробно рассмотрен каскад предварительного усиления. В результате анализа различных схем его реализации на базе биполярных транзисторов, на базе полевых транзисторов, на базе ОУ была выбрана и обоснована схема на ОУ.
Разработана полная электрическая принципиальная схема усилителя, рассчитаны режимы работы транзисторов, выбраны компоненты схемы.
Требования технического задания выполнены полностью.













Литература
1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М., Мир, 1982
2. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. М., РиС, 1990
3. Полупроводниковые приборы. Справочник, М., Энергоатомиздат, 1985
4. Короткова Т.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2013 г.




23


Литература
1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М., Мир, 1982
2. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. М., РиС, 1990
3. Полупроводниковые приборы. Справочник, М., Энергоатомиздат, 1985
4. Короткова Т.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2013 г.

Министерство образования и науки РОССИЙСКОЙ федерации,

ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Институт высокоточных систем им. В. П. Грязева

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Микрофон усилитель

ПРИМЕЧАНИЕ ПРИМЕЧАНИЕ

Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС

выполнил студент гр.130611 ____________ Лагутин В. Н.

Проверено k. t. н., ass. dep. RE___________Овчинников А. Е

Тула 2014

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

КОНСПЕКТ

ВЕДЕНИЕ

АНАЛИЗ технического ЗАДАНИЯ

ВЫБРАТЬ, РАЗРАБОТАЛИ ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

СОЗДАНИЕ РАЗРАБОТАЛА УСТРОЙСТВА

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО исполнения РАЗРАБОТАННЫХ УСТРОЙСТВ

ВЫБОР ТИПОВ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ МАТЕРИАЛОВ

РАСЧЕТ конструктивных ПАРАМЕТРОВ печатной ПЛАТЫ

РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

I. СОЗДАНИЕ БИБЛИОТЕКИ КОМПОНЕНТОВ

II. СОЗДАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ электрической СХЕМЫ В САПР P-CAD

III. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБАТАТЫВАЕМОГО УСТРОЙСТВА

ВЫВОД

СПИСОК литературы

КОНСПЕКТ

В данном курсовом проекте разработан усилитель микрофона

диссертация состоит из текстовой части, графической части и приложений. Текстовая часть содержит описание REF, обратите внимание на схему усилителя. Графическая часть: электрическая принципиальная схема устройства (лист А2), чертеж печатной платы (лист А2), сборочный чертеж печатной платы (лист А2), эскиз корпуса аппарата (лист А3), структурная схема (лист А3). Приложения: перечень элементов электрической принципиальной схемы, спецификации чертежа сборки устройства.

ВВЕДЕНИЕ

Важным фактором, определяющим темпы научно-технического прогресса в современном обществе, являются радиоэлектронные средства (РЭС). Ускорение научно-технического прогресса требует сокращения сроков разработки RED-сайтов и внедрение их в производство и эксплуатацию.

Создание продуктов РЭА начинается с разработки конструкторской документации. Для ускорения проектирования и изготовления РЭА и улучшить его качество, конструктор должен максимально использовать стандартные и разработанные ранее, устройств, компонентов и запасных частей, а также стремиться к сокращению номенклатуры материалов и обеспечить гибкость конструкции. Наряду с этим ускорение создания РЭС может быть достигнуто при широком использовании автоматических средств отдела проектирования и гибких производственных систем. Это требует от современного дизайнера и технолога комплексное освоение электронной вычислительной техники.

Узнать стоимость работы