Методика разработки электронных устройств. Исследование основных принципов построения усилительных каскадов. Выбор и расчет электронного транзисторного усилителя с полосой рабочих частот 300Гц – 50кГц. Проведение макетирования и испытания усилителя.
Аннотация к работе
Курсовая работа содержит страниц, 13 рисунков, 2 таблицы, 4 источника. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: электронный усилитель (ЭУ), биполярный транзистор, амплитудно-частотная характеристика, источник питания, стабилизатор напряжения. Разработан электронный усилитель с полосой рабочих частот 300Гц-50КГЦ.Усиление маломощного входного сигнала достигается за счет использования энергии внешнего источника питания значительно большей мощности. В частном случае, когда входное и выходное значение сигнала являются однородным, нет искажений и фазовых сдвигов, коэффициент передачи называют коэффициентом усиления. Существуют: · коэффициент усиления по напряжению: Где , - амплитудные или действующие значения выходного и входного напряжения соответственно, · коэффициент усиления по току: Где , - амплитудные или действующие значения выходного и входного токов соответственно, · коэффициент усиления по мощности: · коэффициент полезного действия: В ряде случаев коэффициенты усиления выражают в логарифмических единицах - децибелах [ДБ] Переходная характеристика - зависимость от времени выходного напряжения усилителя, на вход которого подан мгновенный скачок напряжения. Предельная чувствительность - минимальная величина сигнала на входе, которая превышает приведенные ко входу собственные шумы усилителя.· В цифровых усилителях, после аналогового усиления входного аналогового сигнала аналоговыми усилительными каскадами до величины достаточной для аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем (АЦП) происходит аналого-цифровое преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровую величину - число (код), соответствующий величине напряжения входного аналогового сигнала. · Полупроводниковый усилитель - усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др.). · Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) - усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 КГЦ). Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. · Широкополосный (апериодический) усилитель - усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот.Усилительные каскады на полевых транзисторах управляются напряжением, приложенным или к запретному n-р-переходу (в транзисторах с управляющим n-р-переходом), или между электрически изолированным затвором и подложкой, которая часто соединяется с одним из электродов транзистора (в МДП-транзисторах). Для транзисторов с n-р-переходом входное сопротивление на низких частотах составляет десятки мегаом, а для МДП-транзисторов достигает 1012…1015 Ом. В отличие от каскада с общим истоком они имеют коэффициент усиления по напряжению меньше единицы, повышенное входное и низкое выходное сопротивления. Достоинства: коэффициент усиления по напряжению, меньший единицы, повышенное входное и низкое выходное сопротивления, у каскадов этого типа имеется 100%-ная последовательная ОС по току, поэтому они обеспечивают хорошую стабильность коэффициента передачи. Коэффициент усиления мощности при таком включении наибольший, однако, он сильно изменяется при изменении режима транзистора, температуры и замене экземпляров транзисторов.Разработка многокаскадных усилителей связана с тем, что получить большой (более 100) коэффициент усиления на одном активном элементе практически нельзя. Многокаскадные усилители должны строиться с таким расчетом, чтобы при большом коэффициенте усиления в устройстве не возникали паразитные колебания. К ним относятся:-разделение общего коэффициента усиления на нечетное число каскадов;Обычно для питания электронной аппаратуры требуется постоянное стабилизированное напряжение с низким уровнем пульсаций. Поэтому практически любое электронное устройство содержит источник вторичного электропитания (ИВЭП). Он состоит из силового трансформатора Тр, вентильного блока ВБ (выпрямителя), сглаживающего фильтра СФ и стабилизатора Ст. Силовой трансформатор преобразует напряжение сети Uc в выходное переменное напряжение необходимой величины и обеспечивает гальваническую развязку от сети.По заданию имеем небольшое (600 Ом) входное сопротивление генератора и небольшое сопротивление нагрузки (1КОМ), поэтому усилитель будем строить на биполярном транзисторе (по схеме с общим эмиттером). Чтобы обеспечить необходимый коэффициент усиления по току добавим второй усилительный каскад на биполярном транзисторе и включим его по схеме с общим коллектором(рис.1). Двухкаскадный усилитель на биполярных транзисторах. R5,R4 - задают начальный режим работы транзистора; Схема источника питания будет иметь следующий вид (рис.2): Рис.Исходя из заданных параметров в качестве схемы электронного усилителя возьмем двухкаскадную схему, первый каскад на биполярном транзисторе с ОК, второй на биполярном с ОЭ. Резисторы будем выбирать из ряда Е24 с допустимым отклонением %. Амплитудное значение выходного напряжени
План
Содержание
1. Обзор литературы по теме
1.1 Общая характеристика ЭУ
1.2 Классификация ЭУ
1.3 Реализация усилительных каскадов на транзисторах
1.4 Многокаскадные усилители
1.5 Структура источника питания
2. Описание электрической схемы выбранного устройства
2.1 Расчет и выбор элементов схемы
2.2 Расчет источника питания
3. Методика испытаний электронного устройства
Заключение
Список литературы
Вывод
В данной курсовой работе была рассмотрена методика разработки электронных устройств, рассмотрены основные принципы построения усилительных каскадов. Согласно техническому заданию была выбран и рассчитан электронный транзисторный усилитель.
Если возникнет необходимость изготовления и использования разработанного усилителя, курсовая работа содержит компоновочный эскиз, чертеж печатной платы и схему испытаний.