Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Розрахунково-графічна робота: Розрахунок схеми трьохкаскадного підсилювача - файл n1.docx


Розрахунково-графічна робота: Розрахунок схеми трьохкаскадного підсилювача
скачать (595.1 kb.)

Доступные файлы (1):

n1.docx596kb.27.12.2012 11:12скачать

Загрузка...

n1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

Факультет Електроніки

Кафедра звукотехніки та реєстрації інформації


Розрахунково-графічна робота

З курсу «Аналогова схемотехніка»

Тема: «Розрахунок схеми трьохкаскадного підсилювача»

Варіант №7

Виконав: Керівник:

студент 2-го курсу ФЕЛ проф. Співак В.М.

гр. ДЗ–02

Захарченко Д.В.

Київ–2011
ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………….………......3

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ………………………….……………………….4

1.Розрахунок вихідного каскаду…………………………………………..5

2. Розрахунок проміжного каскаду………………………………………10

3. Розрахунок коефіцієнта гармонік……………………………………..14

4. Розрахунок вхідного каскаду………………………………………….17

Висновки…………………………………………………………………..20

Перелік посилань………………………………………………………….21

Додаток А. Схема електрична принципова …………………………….25

Додаток Б. Перелік елементів……………………………………………27

ВСТУП
Підсилювачі електричних сигналів зараз широко використовуються у, телебаченні та телерадіомовленні, апаратурі звукопідсилення, радіолокації, багатоканальних системах електрозв’язку, вимірювальній апаратурі, ЕОМ, а головне у техніці звукотехніки та реєстрації інформації.

Основними вимогами до підсилювача є максимальне підсиленняя сигналу при заданому коефіцієнті гармонік. Також особливо важливою у мобільних пристроях, залежних від обмежених джерел живлення, характеристикою підсилювача є коефіцієнт корисної дії.

В даній розрахунковій роботі розглянуто методику розрахунку трьохкаскадного підсилювача потужності. Прикінцевий та кінцевий каскади являють собою підсилювачі на транзисторах, тоді як вхідний каскад побудований на операційному підсилювачі – аналоговій інтегральнй мікросхемі.

Використана методика дозволяє розрахувати коефіцієнт підсилення такого підсилювача, а також за допомогою введення негативного зворотного зв’язку забезпечити необхідний коефіцієнт гармонік.

В даній роботі використовувався графічно-аналітичний метод, який дозволяє приблизно розрахувати підсилювач потужності.

Метою даної розрахунково-графічної роботи є вивчення методів розрахунку підсилювачів, зібраних як на транзисторах, так і з використанням інтегральних мікросхем.
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

Завданням передбачена побудова, дослідження та розрахунок схеми трьохкаскадного підсилювача.

В ході виконання розрахунково-графічної роботи студент повинен:

1.Розрахувати всі елементи схеми.

2.Виконати перевірку відповідності параметрів розрахованого трьохкаскадного підсилювача і завдання.

3. Накреслити принципову електричну схему та привести в таблиці перелік елементів схеми.

Технічне завдання:

Вихідна потужність – 82 Вт.

Діапазон частот: 10 Гц …10000 Гц.

Опір навантаження – 10 Ом.

Коефіцієнт гармонік 0,89%.

Напруга живлення – 42 В.


  1. Розрахунок вихідного каскаду

Оскільки в класі АВ одне плече без істотних спотворень підсилює тільки один півперіод необхідно застосувати двутактну схему. Така схема забезпечує високий вхідний опір, значне підсилення за струмом,що дозволяє знизити споживаний струм малий коефіцієнт нелінійних спотворень.Головним недоліком є складність підбору комплементарної пари.



Рисунок 1.1 – Принципова схема вихідного каскаду підсилювач
Напруга на навантаженні, , В, обчислюється за формулою:

,

де P - потужність на навантаженні (Вт),

- опір навантаження (Ом).



Максимальне значення напруги, (В), обчислюється за формулою:

.

.

Максимальне значення струму, (А), обчислюється за формулою




Необхідна напруга живлення, (В) обчислюється за формулою:

,

де - спад напруги на обмежувальних резисторах

- напруга насичення транзистора, для кремнієвого

- напруга відкриття транзистора, для кремнієвого В



Підраховане значення більше, отже воно буде використовуватись у подальших розрахунках.

Вибираємо комплементарну пару транзисторів, що витримає режим роботи підсилювача. Обрані транзистори мають відрізнятися лише провідністю: p-n-p та n-p-n.

Вибираємо транзистор за такими параметрами:









- розсіювана потужність на колекторі, Вт

- гранична частота, Гц

Отже у обраних транзисторів ці критерії мають складати:







Відповідно до наведених вимог вибираємо комплементарну пару транзисторів КТ864 і КТ865 з наступними параметрами:



Рисунок 1.2 – Вихідна характеристика транзистора з прямою навантаження
Робоча точка вибирається саме така тому, що вихідний каскад працює в режимі АВ.



Рисунок 1.3 – Вхідна характеристика транзистора з прямою навантаження

Оскільки схема симетрична, то опір обмежувального резистора, (Ом), обчислюється за формулою



де .



Потужність обмежувального резистора, (Вт), обчислюється за формулою



Вибираємо резистор із ряду Е24: = 0,24 Ом;

Розрахунок значень опорів та :

Спад напруги на резисторі, , В, обчислюється за формулою :



розраховуємо:

,

а значення сили струму визначаємо за формулою:

.

Опори та визначаються за формулою:



Потужність обмежувального резистора, (Вт), обчислюється за формулою:



Вибираємо резистор із ряду Е24: 43 Ом

Струм емітера транзистора VT1, , А, обчислюється за формулою

.

Опір емітера транзистора VT1, мОм, обчислюється за формулою:

,

де – температурний потенціал, В,


Опір тіла бази, , Ом, обчислюється за формулою



Вхідний опір транзистора VT1:



Опір емітера VT2:



Опір бази VT2:



Вхідний опір транзистора VT2





Параметр обчислюється за формолую



Вхідний опір схеми:



Коефіцієнт передачі за струмом:

= 6400

Коефіцієнт підсилення напруги



Коефіцієнт передачі за потужністю



2. Розрахунок проміжного каскаду
Для проміжного каскаду застосуємо схему зі спільним емітером, та температурною стабілізацією напівпровідниковими діодами.

http://cs4395.vkontakte.ru/u27134578/-3/x_c36f4aa5.jpg
Рисунок 2.1 – Схема передкінцевого каскаду
Для температурної стабілізації в схемі необхідно підібрати діоди.

Струм через резистор Rд, (А) обчислюється за формулою:







Обираємо діоди з відповідними характеристиками: КД401А

Параметри діодів:










Визначення еквівалентного опору діодів:









Використовуючи значення, знайдені з попереднього завдання:







Користуючись стандартним рядом Е24:



Вибір транзистора :

В роботі використовується схема зі спільним емітером. Підсилювач працює в класі А.












Транзистор КТ608Б n - p - n типу з параметрами :










Рисунок 2.2 – Вихідні характеристики транзистора КТ730
Беремо саме таку робочу точку, бо проміжний каскад працює в режимі А.


Рисунок 2.3 – Вхідні характеристики транзистора КТ730

З графіка вхідної характеристики :















Згідно стандартного ряду Е24:





Знаходження потужностей:









Коефіцієнт підсилення по струму:

–коефіцієнт підсилення за напругою.



Коефіцієнт підсилення за потужністю:


3. Розрахунок коефіцієнта гармонік
3.1 Розрахунок коефіцієнта гармонік вихідного каскаду

Таблиця 3.1.1 – Прохідна характеристика вихідного каскаду

IK, A

UБЕ, В

IБ, мА

0

0

10

1.42

1.376

20

3.22

1.52

30

6

1.64

40

8.05

1.69

50

10.2

1.75

60

Так як каскад симетричний але друге плече іншого типу провідності, то перехідна характеристика буде непарною(f(x)=-f(-x))



Рисунок 3.1.1 – Прохідна характеристика вихідного каскаду
Використовуємо метод 5 ординат:

y1 = -10.2 A; y2 = -0.903 A; y3 = 0 A; y4 = 0.902 A, y5 = 10.2 A.











3.2 Розрахунок коефіцієнта гармонік попереднього каскаду

Таблиця 3.2.1 – Прохідна характеристика проміжного каскаду

IK, мA

UБЕ, В

IБ, мА

0.085

0.875

15

0.179

1

30

0.274

1.1

45





Рисунок 3.2.1 – Прохідна характеристика проміжного каскаду
Використовуємо метод 5 ординат:

y1 = 0.085 A; y2 = 0.121 A, y3 = 0.168 A, y4 = 0.219 A, y5 = 0.274 A.











Загальний коефіцієнт нелінійних спотворень:


4. Розрахунок вхідного каскаду
Схема підсилювача на ОП представлена на рисунку 4.1.

входной каскад 8.38х8.9.jpg

Рисунок 4.1 – Схема вхідного каскаду на операційному підсилювачі
Визначимо глибину зворотного зв’язку:



де F – глибина зворотного зв’язку,

– загальний коефіцієнт нелінійних спотворень,

– коефіцієнт нелінійних спотворень, що дан в завданні.

Сумарний коефіцієнт підсилення по напрузі знаходимо за формулою:



Приймемо коефіцієнт передачі схеми зворотнього зв’язку



Необхідний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача, , обчислюється за формулою

,

де – коефіцієнт підсилення кінцевого каскаду

– коефіцієнт підсилення проміжного каскаду



Відповідно до вимог обираємо ОП: К140УД13 з параметрами:

Ku = 25000



Uж = 12 В

Іспож = 6 мА

–– напруга живлення підсилювача;

–– струм споживання мікросхеми;

Відповідно до параметрів ОП обираємо стабілітрон КС225Ж з параметрами:

Іmin = 0,9 мА

Іmax = 3,1 мА

Uст = 12 В

У схемі також присутні пара резисторів, які гасять надлишкові напруги на вхід наступного каскаду.



–– середнє значення струму стабілізації.



Резистор вибираємо із стандартного ряду Е24: 3,9 кОм.



Для зменшення пульсацій напруги живлення ОП розрахуємо фільтр .

Ємність конденсатора знайдемо за формулою:



Приймемо частоту пульсацій



Виберемо зі стандартного ряду Е24 номіналом 4,3 мкФ.

Беремо резистор Rвх = 100 Ом із стандартного ряду Е24.

Розрахуємо Rзз:

вибираємо із стандартного ряду Е24: 750 Ом.

Беремо резистор = 1 кОм

Резистор забезпечує глибокий зворотній зв’язок. І розраховуется він за формулою:





Вибиремо резистор зі стандартного ряду Е24 номіналом 100 кОм.

Знайдемо значення конденсатора:





Ємність конденсатора має відповідати наступній умові:





Виберемо зі стандартного ряду Е24 360 мкФ.

Висновки
В даній розрахунково-графічній роботі було розглянуто підсилювач, що складається з трьох підсилючих каскадів.

Вихідний каскад побудований на парі комплементарних транзисторів, увімкнених по схемі зі спільним колектором. Принцип роботи такого каскаду полягає у тому що кожен транзистор працює в режимі АB, отже робоча точка вибирається на перегині прохідної характеристики транзистора, тому вносить значну кількість нелінійних спотворень у сигнал на виході, тому кожен транзистор підсилює лише один півперіод,.

Проміжний каскад використовує елементи температурної стабілізації, для того щоб зафіксувати робочу точку, температурно залежний елемент (в данному випадку напівпровідниковий діод) вмикають в ту частину схеми опір якої повинен змінюватися при підвищенні або зниженні температури.

Проміжний каскад повинен мати коефіцієнт передачі по напрузі для того, достатній для того щоб при порівняно невеликій вхідній напрузі вихідний каскад забезпечував номінальну потужність на опорі навантаження.

Перший каскад був побудований на операційному підсилювачі. На вході першого каскаду стоїть роздільний конденсатор, який не пропускає постійну складову електричного струму, що забезпечує стабільність робочої точки. Але в зв’язку з цим, постійна складова прямокутного імпульсного сигналу буде мати спотворення на виході каскаду.

Аналіз двох останніх каскадів дав змогу визначити коефіцієнт гармонік, що потрібен для розрахунку зворотнього зв`язку першого каскаду. Зворотній зв’язок дає змогу зменшити коефіцієнт гармонік до заданого значення.

Відповідно до обчислених значень, були вибрані реально існуючі моделі елементів схеми, які можна використати для побудови данного підсилювача.

Перелік посилань


  1. Основи схемотехніки електронних систем: Підручник / В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін. – К.: Вища шк., 2004. – 527 с.

  2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Довідник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова, Г.Г. Коровин, Б.Л. Перельман – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.

  3. Резисторы: 2 издание, переработанное и дополненное: Довідник / В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич та ін. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.

  4. Диоды: Довідник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев – М.: Радио и связь, 1990. – 209 с.

  5. Резисторы: Довідник / Г.А Горяева, Е.Р. Добромыслов – М.: Радио и связь, 1984. – 90 с.

  6. Полупроводниковая схемотехника: Підручник/ У.Титце, К. Шенк – М.: Мир,1982. – 512 с.



ДОДАТОК А

СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА ПРИНЦИПОВА





ДОДАТОК Б

ПЕРЕЛІК ЕЛЕМЕНТІВ


Скачать файл (595.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru