Усилители электрических сигналов классифицируются по ряду признаков: характеру усиливаемых сигналов; диапазону частот; назначению; электрическим характеристикам усиливаемого сигнала; типу усилительных (активных) элементов. Современная электроника предъявляет высокие требования к качественным показателям усилительных устройств. Так, например, ИМС не всегда могут выдержать конкуренцию в вопросах обеспечения больших уровней сигнала, малых уровней внутренних шумов, заданных верхних граничных частот, в ряде случаев гибкости получения конфигурации схем с качественными различными показателями и др. Усилители низкой частоты, предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц.Применение трансформаторов в каскадах усиления мощности существенно увеличивает их массогабаритные и-стоимостные показатели, в особенности это относится к интегральным усилительным каскадам, которые широко применяются в измерительно-преобразовательных устройствах. Усилительные каскады, используемые для построения усилителей мощности, бывают двух типов - однотактные и двухтактные. В однотактном усилительном каскаде обе полуволны входного сигнала усиливаются одним транзистором, работающим в линейном режиме, или так называемом режиме А (точка А на входной вольтамперной характеристике для схемы ОЭ, рис. В течение одного полупериода входного сигнала усиление осуществляется одним транзистором, другой транзистор в течение этого полупериода или его части закрыт, При следующем полупериоде входного сигнала усиление осуществляется вторым транзистором, а первый при этом закрыт. Выходные каскады усилителей мощности могут выполняться на транзисторах одного типа проводимости (при этом на входе должны быть противофазные сигналы), но чаще выполняются на комплементарных парах транзисторов.2.1 Исходные данные для расчета занесли в таблицуДля подбора мощных транзисторов и их применения в качестве выходного каскада необходимо рассчитать следующие параметры: где Uнmax - амплитудное значение напряжения на сопротивлении нагрузки Rн. Напряжение источника питания одной половины выходного каскада при биполярном питании или половина напряжения общего источника питания определяется исходя из амплитуды выходного сигнала, при этом величина напряжения питания Е выбирается минимум на 2…5 В больше Uнmax: Рассчитали необходимые предельные параметры транзисторов VT1 и VT2: Інмах-максимальный ток, протекающий через нагрузку, приблизительно равен коллекторному току мощного выходного транзистора; На основании рассчитанных выше значений из справочной литературы произвели выбор мощных транзисторов выходного каскада, который обычно осуществляется по следующим параметрам: · по максимальному току коллектора - Ік доп; Максимальная величина базового тока транзисторов выходного каскада, необходимая для обеспечения заданной мощности в нагрузке, определяется соотношением: где ?мин - минимальная величина коэффициента передачи по току. Отсюда можно определить максимальное напряжение на входе транзистора конечного каскада, необходимое для обеспечения заданной мощности в нагрузке: Входное сопротивление оконечного транзисторного каскада в этом случае можно определить по выражению: Зададим ток коллектора покоя выходного каскада Ікп=50 МА, тогда ток базы покоя VT1 равен: По входным характеристикам определили необходимое значение : Uбэ п=1,3 В.Входной каскад - каскад усиления напряжения на операционных усилителях. Для выбора и расчета усилительного каскада на операционных усилителях (ОУ) необходимо учесть несколько факторов: · полное входное сопротивление выходного каскада усилителя должно превосходить минимальное сопротивление нагрузки ОУ, данное в справочнике (Rвх>Rн ОУ); · требуемое максимальное входное напряжение оконечного каскада усилителя мощности с учетом обратной связи должно быть меньше максимального выходного напряжения ОУ, данного в справочнике (Uвхmax<Uвых ОУ ); На основании, вышеизложенного из справочной литературы выбирается ОУ КР544УД1А с подходящими параметрами: · коэффициент усиления по напряжению Коу=50000;На рисунке 7 схематично представлен входной каскад на ОУ, охваченном ООС. Для его расчета возможно применение идеализированного выражения: Задав номинал резистора R1=1 КОМ, из данного выражения определили R3. Выбрали резисторы из стандартного ряда Е24: R1=1КОМ, R3= 0,75МОМ. Для того, чтобы не пропустить каскады усилителя постоянное напряжение, включается разделительный конденсатор С1. Емкость разделительного конденсатора определили по формуле: где ?н - нижняя круговая частота (?н=2?fн);Коэффициент полезного действия усилителя определяется, в основном, мощностью, отбираемой от источника питания выходным каскадом: где Р? - мощность, потребляемая всем усилителем.Коэффициент полезного действия спроектированного усилителя низкой частоты превышает заданное нам по условию значение, что гарантирует эффективную работоспособность устройства.
План
Содержание
Введение
1. Выбор и анализ структурной схемы
2. Расчет принципиальной схемы
2.1 Исходные данные для расчета
2.2 Расчет схемы усилителя низкой частоты
2.2.1 Расчет выходного каскада
2.2.2 Расчет входного каскада
2.2.3 Расчет цепи отрицательной обратной связи
2.2.4 Расчет разделительных конденсаторов С1, С2 и резистора R2
2.2.5 Расчет КПД усилителя
Заключение
Список использованной литературы
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
