Электронное устройство, предназначенное для увеличения параметров (тока, напряжения, мощности) электрического сигнала, называется усилителем. Усилители различают: 1. по способу выполнения: · на дискретных элементах; · усилители переменного тока, которые в свою очередь, подразделяются на : u усилители низких (звуковых) частот (УЗЧ) - (от 20 до 20000 Гц) предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить заданный диапазон частот электрических колебаний.Для упрощения усилительного устройства, унификации его узлов и удешевления производства обычно стремятся выполнить все его каскады идентичными. Оценив, при каких допустимых частотных искажениях в выходном каскаде его можно осуществлять достаточно экономичным образом, оставшиеся искажения делят между остальными каскадами равномерно. Ориентировочное число каскадов транзисторного усилителя при предварительном расчете выбирают исходя из того, что коэффициент усиления одного каскада обычно составляет величину 15…20 ДБ. Типовая блок-схема усилителя с входным и выходным устройствами, предварительным и мощным усилителями изображена на рис.1 Так как в нашем усилителе выходной каскад будет являться трансформаторным, то: Для фазоинверсных и для простых резистивных каскадов(предположим, что наш фазоинверсный каскад будет резистивным): = 15.Взяв кпд выходного трансформатора равным 0,8 для мощности 7 Вт, найдем мощность, которую должен отдавать один транзистор: Так как допустимый коэффициент гармоник достаточно велик, для увеличения коэффициента усиления мощности каскада включим транзисторы с общим эмиттером. Подходящим для каскада является кремниевый транзистор типа 2N4920, имеющий максимальную мощность рассеяния Рмакс=30 Вт, допустимое напряжение коллектор-эмиттер при повышенной температуре Uкэдоп=80 В, fгрмин=3МГЦ. По входной характеристике (рисунок 2, приложение А) определим требуемую входную амплитуду напряжения и тока: , Входное сопротивление транзистора определим по формуле: 5. Следовательно, Рассчитаем коэффициент усиления по мощности: Найдем величину стабилизирующих сопротивлений схемы: Ом По полученной характеристике графическим способом определяем: Далее рассчитываем значения тока результирующей сквозной характеристики с учетом асимметрии плеч (): Рассчитаем амплитуды гармоник тока: Определим коэффициент гармоник каскада: = 0,009 = 0,9%.В ходе проделанной курсовой работы мы составили структурную схему усилителя низких частот, собрали принципиальную схему выходного каскада (двухтактный усилительный каскад с трансформатором и нагрузкой на выходе), произвели полный расчет. В процессе составления схемы выходного каскада мы учитывали предельные эксплуатационные параметры, такие как температура, предельное напряжение на коллектор-эмиттере транзисторов, и выходная мощность.
Основной целью курсового проектирования по дисциплине «Аналоговые электронные устройства» является углубление и закрепление знаний по курсу, приобретение опыта самостоятельной работы по проектированию и расчету отдельных каскадов усилителей, а также обоснованного выбора структурной схемы усилителя.
Электронное устройство, предназначенное для увеличения параметров (тока, напряжения, мощности) электрического сигнала, называется усилителем. Необходимость в таких устройствах возникает при измерении и передачи сигналов, построении систем контроля, автоматизации технологических процессов и т. п.
Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены.
Усилители различают: 1. по способу выполнения: · на дискретных элементах;
· в виде интегральных схем(ИС);
2. по структурной схеме: · однокаскадные;
· многокаскадные;
3. по способу включения транзисторов: · схема общий эмиттер (ОЭ);
· схема общий коллектор (ОК);
4. по частоте усиливаемого сигнала: · усилители постоянного тока (УПТ) -(fн=0 Гц) усиливающие электрические сигналы в диапазоне частот от нуля до высшей рабочей частоты. Они позволяют усиливать как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.
· усилители переменного тока, которые в свою очередь, подразделяются на : u усилители низких (звуковых) частот (УЗЧ) - (от 20 до 20000 Гц) предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью УНЧ является то, что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней велико и обычно составляет не менее нескольких десятков.;
u высокочастотные усилители (УВЧ) - fв до 300 МГЦ;
u усилители сверхвысоких частот (СВЧ) - fв > 300 МГЦ;
u широкополосные усилители (ШПУ) - усиливающие очень широкую полосу частот. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. Часто широкополосные усилители называют видеоусилителями. Помимо своего основного назначения, эти усилители используются в устройствах автоматики и вычислительной техники.;
u узкополосные (резонансные) усилители (УПУ) - усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней. Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полоса частотного диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки таких усилителей колебательного контура. В связи с этим узкополосные усилители часто называют резонансными.;
5. по характеру усиливаемых сигналов: · усилители гармонических (непрерывных) сигналов;
Основные параметры усилителей: 1. Входные: Uвх ,Івх ,Rвх;
2. Выходные: Uвых, Івых, Rвых;
3. Коэффициенты усиления: KU, KI ,KP;
4. характеристики: АХ, АЧХ, ФЧХ;
5. КПД;
6. Коэффициент линейных искажений;
7. Коэффициент нелинейных искажений.
Задание и исходные данные
1. Составить структурную схему усилителя и принципиальную схему выходного каскада, выбрать усилительный прибор и определить основные параметры выходного каскада и усилителя в целом.
2. При окончательном расчете усилителя определить номинал каждого элемента схемы.
Исходные данные: 1. Выходная мощность - Рн=7 Вт;
2. Сопротивление нагрузки - Rн=4 Ом;
3. Коэффициент гармоник - кг ?1,5 %;
4. Полоса усиливаемых частот: fн=100 Гц;
fв=15 КГЦ;
5. Коэффициент частотных искажений: Мн=3 ДБ;
Мв=3 ДБ;
6. Источник сигнала (детектор приемника)
Ес=0,4 В;
Rc=75 КОМ;
7. Напряжение питания - Uпит=27 В.
В ходе данной работы будут использоваться обозначения: Рн= Рвых;
Ес= Uист;
Rc= Rист;
Uпит=Ek.
Вывод
В ходе проделанной курсовой работы мы составили структурную схему усилителя низких частот, собрали принципиальную схему выходного каскада (двухтактный усилительный каскад с трансформатором и нагрузкой на выходе), произвели полный расчет. В процессе составления схемы выходного каскада мы учитывали предельные эксплуатационные параметры, такие как температура, предельное напряжение на коллектор-эмиттере транзисторов, и выходная мощность. Затем мы собрали принципиальную схему предоконечного, фазоинверсного каскада, также в процессе выполнения курсовой полностью его рассчитали. На вход нашего усилителя мы поставили эмиттерный повторитель, предназначенный для повторения напряжения, т.е напряжение на входе усилителя передается на вход предоконечного каскада с коэффициентом, меньше единицы. После того, как был произведен полный расчет усилителя, мы сравнили требуемый коэффициент усиления по мощности с получившимся. Они получились приблизительно равны.
2. Фелпс Р. - 750 практических электронных схем. - 2-е изд., доп. и испр. - Киев: Тэхника, 1989. - 540 с.
3. Абраменко С.Н. Электронные приборы: Учебный Методический Комплекс. - Новополоцк: Полоцкий Государственный Университет, 2008. - 359с.
4. Усов, В.С. Транзисторные усилители, ключи, импульсные устройства / Б.А. Мартынов, Ю.Н Новиков, В.С. Усов - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2005. - 56 с.
5. http://www.chipdip.ru/
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
