Схемотехнические решения мощных усилительных каскадов. Разработка избирательного усилителя с мощным выходным каскадом с полосой частот 3 кГц, выходной мощностью 0,2 Вт и сопротивлением нагрузки 10 Ом. Расчёт элементов схемы электронного устройства.
Аннотация к работе
Значительный прогресс в развитии многих областей науки и техники обусловлен развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы или электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.Избирательные усилители характеризуются следующими основными техническими показателями: коэффициентом усиления К; избирательностью d - величины ослабления усиливаемого сигнала при заданной настройке; полосой пропускания 2?f; величиной искажений сигнала; диапазоном частот fmin...fmax-в случаях диапазонного усилителя или средней частоты f0; полосой пропускания - для усилителей с фиксированной настройкой. Требования к избирательным усилителям зависят от их конкретного назначения, но в основном сводятся к тому, что: коэффициент усиления должен быть достаточно большим, а усилитель обеспечивать необходимую избирательность при достаточной ширине полосы пропускания; искажения сигналов не должны превышать допустимой величины; усилитель должен работать устойчиво, т. е. не самовозбуждаться и иметь параметры, мало меняющиеся в процессе эксплуатации; диапазонные усилители должны обеспечивать настройку на любую частоту в пределах заданного диапазона. Различают избирательность по соседнему каналу характеризующую способность усилителя ослаблять сигналы соседнего по частоте мешающих радиостанции и избирательность по зеркальному каналу d, характеризующую способность усилителя ослаблять сигнал зеркальной станции. Избирательность таких усилителей оценивают величиной коэффициента прямоугольности АЧХ, который равен отношению ширины полосы пропускания на уровне 0,7 к ширине полосы на уровне 0,1 (или к ширине полосы на уровне 0,01): Избирательные усилители применяются в основном для усиления сигналов высокой частоты и разделяются на два вида: резонансные усилители и полосовые усилители. На биполярном транзисторе при неполном включении контура в цепь нагрузки необходимо учитывать коэффициенты подключения контура и модуль коэффициента усиления будет определяться следующим выражением: , где: и - коэффициенты включения контура; - полная индуктивность катушки; Индуктивность части катушки, к которой подключен коллектор транзистора; - индуктивность части катушки, с которой усиленный сигнал снимается на вход следующего каскада.AB 60...75% средние зависит от выходной средняя A рабочая точка находится на середине линейного участка вольт-амперной характеристики транзисторов, поэтому нелинейные искажения сигнала минимальны. В отсутствие сигнала через выходной каскад протекает значительный ток покоя, транзисторы в течение рабочего периода никогда не закрываются, т.е. каждый транзистор участвует в усилении обеих полуволн сигнала - и положительной, и отрицательной. В режиме B рабочая точка выходного каскада смещена до критического значения коллекторного тока и каждую половину периода происходит переключение транзисторов - каждый из них усиливает свою "половинку" сигнала. В отсутствие сигнала транзисторы закрыты, ток покоя не протекает.При питании каскада от двух источников , и , имеющих общую точку, нагрузка включается между точкой соединения эмиттера и коллектора транзисторов , и общей точкой источников питания. Принцип работы каскада по схеме (рисунок 6) состоит в поочередном усилении полуволн входного сигнала. Если в первом такте отрицательную полуволну усиливает транзистор , при этом транзистор заперт положительной полуволной, то во втором такте вторая полуволна сигнала усиливается транзистором при закрытом транзисторе . При питании каскада от одного источника , (рисунок 7) нагрузка подключается через разделительный электролитический конденсатор достаточно большой емкости, а в остальном схема аналогична предыдущей. В рассмотренных схемах транзисторы , и имеют разное включение: - по схеме OK, а - по схеме ОЭ.Схема состоит их двух каскадов: первый каскад Избирательный усилитель с многопетлевой ОС(неинвертирующее включение ОУ), второй каскад - усилитель мощности класса А. Избирательный усилитель с многопетлевой ОС так же называется Активный полосовой фильтр Достоинства Активных полосовых фильтров: · используются только сопротивления и конденсаторы, т.е. компоненты, свойства которых ближе к идеальным; · они могут обеспечивать усиление в полосе пропускания и редко вносят существенные потери; · использование в активных фильтрах операционных усилителей обеспечивает развязку входа от выхода (поэтому активные фильтры легко делать многокаскадными и тем самым улучшать их показатели);Для подбора транзисторов нужно рассчитать следующие параметры: где - амплитудное значение напряжения на сопротивлении нагрузки ; Напряжение источника питания одной половины выходного каскада при однополярном питании определяется исходя из амплитуды выходного сигнала,
План
Содержание
1. Обзор литературы по теме
1.1 Основные технические показатели и схемные решения
1.2 Классификация выходных усилителей мощности
1.3 Схемотехнические решения мощных усилительных каскадов
2. Выбор электрической схемы электронного устройства и ее описание
3. Расчет и выбор элементов схемы электронного устройства
3.1 Расчет усилителя мощности
3.2 Расчет избирательного усилителя
3.3 Расчет мощностей резисторов
4. Описание методики испытания электронного устройства
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Значительный прогресс в развитии многих областей науки и техники обусловлен развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы или электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Причем тенденция развития такова, что доля электронных информационных устройств и устройств автоматики непрерывно увеличивается. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.
В настоящее время промышленность выпускает все электронные функциональные узлы, необходимые для создания устройств измерительной и вычислительной техники: интегральные усилители, коммутаторы, логические элементы, цифровые устройства и так далее. Типовые электронные узлы позволяют собрать нужный электронный блок без детального расчета отдельных каскадов.
Настоящая работа посвящена проектированию избирательного RC усилителя на базе операционного усилителя (ОУ). Использование интегральных ОУ позволяет значительно упростить схемотехнику усилителей переменного тока. Современный ОУ представляет собой усилитель напряжения постоянного тока, имеющий в частотном диапазоне от нуля до нескольких сотен килогерц коэффициент усиления несколько десятков тысяч, с непосредственной связью между каскадами (без разделительных конденсаторов), высоким входным (несколько мегаом) и малым выходным (несколько десятков ом) сопротивлениями, с низким уровнем шума при хорошей температурной стабильности, способный устойчиво работать при замкнутой цепи обратной связи.