Расчет мощности сигнала на входе усилителя низкой частоты, значения коллекторного тока оконечных транзисторов, емкости разделительного конденсатора, сопротивления резистора, напряжения на входе усилителя. Разработка и анализ принципиальной схемы.
Аннотация к работе
Усилители низкой частоты (УНЧ) предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Назначение УНЧ в конечном итоге состоит в получении на заданном сопротивлении оконечного нагрузочного устройства требуемой мощности усиливаемого сигнала.В двухкаскадном усилителе низкой частоты качестве первого входного каскада выбран инвертирующий усилитель на интегральном операционном усилителе. Данный каскад может обеспечить усиление до 60 и более децибел, в зависимости от типа применяемой микросхемы. Второй каскад обеспечивает усиление сигнала по мощности и установлен на выходе УНЧ.Анализируя данные технического задания, рассчитали мощность сигнала на входе УНЧ по формуле: Принимаем входное сопротивление равное Rг. Требуемый коэффициент усиления по мощности всего усилителя рассчитали по формуле: Значение коэффициента усиления по мощности всего усилителя в децибелах рассчитали по формуле: Благодаря хорошим усилительным возможностям входного и выходного каскадов нет необходимости в применении дополнительных промежуточных усилительных каскадов.Величину напряжения источника питания проверили по формуле: Максимальное значение коллекторного тока оконечных транзисторов VT3 и VT4 определили по формуле: Значение тока покоя определили, исходя из условия: Рассчитали максимальную мощность, рассеиваемую коллекторным переходом каждого из оконечных транзисторов по формуле: По полученным значениям ЕК, IKMAX расч, PKMAX расч и заданному в техническом задании fв, из справочных материалов выбрать тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть: Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ973 и КТ972: Максимальное значение тока предоконечных транзисторов определим по формуле: Где Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из предоконечных транзисторов, определили по формуле: Где По полученным значениям , , и заданному в техническом задании выбрать из справочных материалов тип предоконечных транзисторов VT1 и VT2 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть: Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ503Д и КТ502Д: Емкость разделительного конденсатора С4 нашли по формуле: Номинальное значение емкости разделительного конденсатора С4 выбрано равным 150 МКФ, в соответствии с рядом Е6.Значения сопротивлений резисторов R7 и R8 принимаем равными 100 Ом. Частотные искажения каскада в области низких и высоких частот рассчитали по формулам: Входной ток двухтактного бестрансформаторного каскада рассчитали по формуле: Где Таким образом, напряжение смещения на коллекторном переходе любого из транзисторов VT1 или VT2 определили по формуле: Напряжение на резисторе R5 нашли по формуле: Сопротивления R4 и R6 рассчитали по формулам: Номинальные значения сопротивлений R4 и R6 выбрали 47 КОМ в соответствии с рядом Е24.Анализ работы схемы производился при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12. В ходе моделирования было видно, что амплитуда сигнала на выходе на граничных частотах отличается от расчетной величины, что связано с различным коэффициентом передачи на этих частотах. При работе УНЧ на частотах, близких к граничным, появляются нелинейные искажения: на нижней граничной частоте - искажения в виде «ступенек», на верхней - срез вершины синусоиды сигнала.Как показали расчеты и анализ работы смоделированной схемы на ЭВМ, спроектированный усилитель низкой частоты удовлетворяет требованиям технического задания.
План
Содержание
Введение
1. Анализ технического задания
2. Расчет структурной схемы
3. Разработка и расчет принципиальной схемы
4. Анализ спроектированного устройства на ЭВМ
Заключение
Список литературы
Введение
Усилители низкой частоты (УНЧ) предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Назначение УНЧ в конечном итоге состоит в получении на заданном сопротивлении оконечного нагрузочного устройства требуемой мощности усиливаемого сигнала. Современные УНЧ выполняются преимущественно на биполярных и полевых транзисторах в дискретном и интегральном исполнении.
Несмотря на все, более расширяющееся использование машинных методов схемотехнического проектирования современной электронной аппаратуры, в повседневной практике разработчикам электронных схем приходится вначале решать задачи приближенного расчета типовых узлов и устройств, а затем уточнять результаты расчета на ЭВМ или экспериментальным путем.
В данном курсовом проекте расчет усилителя низкой частоты также вначале будет, производится без применения программного обеспечения, а затем схема моделируется на ЭВМ с целью проверки принятых решений и уточнения полученных результатов
Таким образом, целью данного курсового проектирования является приобретение практических навыков конструирования электронных схем и опыта моделирования электронных схем на ЭВМ на примере разработки схемы усилителя низкой частоты с заданными в техническом задании параметрами.
Вывод
Как показали расчеты и анализ работы смоделированной схемы на ЭВМ, спроектированный усилитель низкой частоты удовлетворяет требованиям технического задания.
Во время работы над данным курсовым проектом были получены дополнительные знания по аналоговой электронике, в частности по усилителям низкой частоты, а так же улучшены навыки работы с программой Workbench, моделирующей работу электрических цепей. усилитель сигнал транзистор сопротивление
Список литературы
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М.: «Высшая школа», 2001. - 617 с.
2. Кофлин Р., Дрискол Ф. Операционные усилители. - М.: «Мир», 2009. - 356 с.
3. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник / Щербаков В.И., Грездов Г.И. - Киев.: «Техніка», 2003. - 206 с.
4. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. - М.: Энергоиздат, 1982. - 124 с.
5. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем - Киев.: «Вища школа», 1983 - 237 с.
6. Справочник радиолюбителя-конструктора. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1984. - 560 с