Курсовая: Проектирование усилителя мощности на основе ОУ - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Проектирование усилителя мощности на основе ОУ

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 30 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

14 Задание на курсовое проектирование по курсу “Основы электрон ики и схемотехники” Студент : Данченк ов А.В. группа ИИ -1-95. Тема : “Проектирование усилительных устройств на базе интегральных операционных усилителей ” Вариант № 2. Расчитать усилитель мощности на базе интегральных операционных усилителей с дву хтактным оконечным каскадом на дискретных элементах в режиме АВ. Исходные данные : E г , мВ R г , кОм P н , Вт R н , Ом 1.5 1.0 5 4.0 Оценить , какие параметры усилителя влияют на завал АЧХ в области верхних и нижних частот. Соде ржание Структура усилителя мощности .................................................................... 3 Предварительная схема УМ (рис .6) .............................................................. 5 Расчёт параметров усилителя мощност и ...................................................... 6 1. Расчёт амплитудных значени й тока и напряжения .............................. 6 2. Предварительный расчёт око нечного каскада ..................................... . 6 3. Окончательн ый расчёт оконечного каскада ......................................... 9 4. Задание режима АВ . Расч ёт делителя .................................................. 10 5. Расчёт параметров УМ с замкнутой цепью ООС ................................ 11 6. Оц енка параметров усилителя на завал АЧХ в области ВЧ и НЧ ...... 12 Заключение .................................................................................................... 13 Принципиальная с хема усилителя мощности ..................... ......................... 14 Спецификация элементов .............................................................................. 15 Библиографический список .......................................................................... 16 Введение В настоящее время в технике повсеместно и спользуются разнообразные усилительные устройства . Куда мы не посмотрим - усилители повсюду окружают нас . В каждом радиоприёмнике , в каждом телевизоре , в компьютере и станке с числ овым программным управлением ест ь усилительные каскады . Эти устройства , воисти ну , являются грандиознейшим изобретением человече ства . В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока , напряжения и мо щности . В данном курсовом проекте решается задача проектирования усилителя мощности (УМ ) на основе операционных усилителей (ОУ ). В задачу входит анализ исходных данных на предмет оптимального выбора структурной схемы и типа электронных компонент ов , входя щих в состав устройства , расчёт цепей уси лителя и параметров его компонентов , и ана лиз частотных характеристик полученного устройст ва . Для разработки данного усилителя мощ ности следует произвести предварительный расчёт и оценить колли чество и тип осно вных элементов - интегральных операционных усилите лей . После этого следует выбрать принципиальн ую схему предварительного усилительного каскада на ОУ и оконечного каскада (бустера ). Затем необходимо расчитать корректирующие элемен ты , зад а ющие режим усилителя ( в нашем случае АВ ) и оценить влияние пара метров элементов схемы на АЧХ в области верхних и нижних частот. Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том , что при проектировании усилителя следует использовать такие эле менты , чтобы их параметры обеспечивали максим альную эффективность устройства по заданным х арактеристикам , а также его экономичность с точки зрения расхода энергии питания и себестоимости входящих в него компонентов . Структура усилит еля мощности Усилитель мощности предназначен для передачи больших мощностей сигнала без искажений в низкоомн ую нагрузку . Обычно они являются выходными каскадами многокаскадных усилителей . Основной з адачей усилителя мощности является выделение на нагрузке возможно большей мощности . Усиление напряжения в нём является втор остепенным фактом . Для того чтобы усилитель отдавал в нагрузку максимальную мощность , необходимо выполнить условие R вых = R н . Основными показателями усилителя мощности явл яются : отдаваемая в нагрузку полезная мощность P н , коэффициент полезного действия , коэффиц иент нелинейных искажений K г и полоса пропускания АЧХ . Оценив требуемые по заданию параметр ы усилителя мощности , выбирае м структурну ю схему , представленную на рис .1 , основой которой является предварительный усилительный каскад на двух интегральных операционных у силителях К 140УД 6 и оконечный каскад (бустер ) на компл ементарных парах биполярных транзисторов . Посколь ку нам требуется усиление по мощности , а усиление по напряжению для нас не важно , включим транзисторы оконечного каскада по схеме “общий коллектор” (ОК ). При т акой схеме включения оконечный каскад позволя ет осуществить согласование низкоомной нагрузки с интегра л ьным операционным усил ителем , требующим на своём входе высокоомную нагрузку (т.к . каскад “общий коллектор” х арактеризуется большим входным R вх и малым выходным R вых сопротивлениями ), к тому же кас кад ОК имеет малые частотные искажения и малые коэффици енты нелинейных искажений . Коэффициент усиления по напряжению каскада “общи й коллектор” K u 1. Для повышения стабильнос ти работы усилителя мощности предварительный и оконечный каскады охвачены общей последоват ельно й отрицательной обратной связью (ООС ) по напряжению . В качестве разделительного элемента на входе УМ применён конденсатор C р . В качестве источника питания применён двухполярный исто чник с напряжением E к = 15 В . Режим работы оконечного к аскада определяется режимом покоя (классом ус иления ) входящих в него комплементарных пар биполярных транзисторов . Существует пять классо в усиления : А , В, АВ , С и D , но мы рассмотрим только три основных : А , В и АВ . Режим класса А характеризуетс я низким уровнем нелинейных искажений ( K г 1%) низким КПД ( <0,4) . На выходной вольт-амперной характеристике (ВАХ ) транзистора ( см . рис . 2.1 ) в режиме класса А рабочая точка ( I K0 и U K Э0 ) располагается на середине нагрузочной прямой так , чтобы ампл итудные значения сигналов не выходили за те пределы нагрузочной прямой , где изменения тока коллектора прямо пропорциональны измене ниям тока базы . При работе в режиме класса А транзистор всё время находится в открытом состоянии и потребление мощности происходит в любо й момент . Режим усиления класса А применяется в тех случаях , когда необходимы минимальные искажения а P н и не имеют р ешающего значения. Режим класса В характеризуется большим уровнем нелинейных искажений ( K г 10%) и относительно высоким КПД ( <0,7) . Для этого класса характерен I Б 0 = 0 ( рис 2.2 ), т о есть в режиме покоя транзистор закрыт и не потребляет мощности от ист очника питания . Режим В применяется в мощ ных выходных каскадах , когда неважен высокий уровень искажений. Режим класса АВ занимает промежуточное положение между режимами клас сов А и В . Он применяется в двухтактных уст ройствах . В режиме покоя транзистор лишь н емного приоткрыт , в нём протекает небольшой ток I Б 0 ( рис . 2.3 ), выводящий основную часть рабочей полуволны U вх на участок ВАХ с относительно малой нелинейностью . Так как I Б 0 мал , то здесь выше , чем в классе А , но ниже , чем в классе В , так как всё же I Б 0 > 0 . Нелинейные искажения усил ителя , работающего в режиме класса АВ , относительно нев елики ( K г 3%) . В данном курсовом проекте режим класса АВ задаётся делителем на резисторах R 3 - R 4 и кремниевых диодах VD 1 -VD 2 . рис 2.1 рис 2.2 рис 2.3 Расчёт параметров усилителя мощности 1. Расчёт амплитудных значений тока и напряжения на нагрузке 1.1 Найдём значение амплитуды на нагрузк е U н . Поскольку в задании дано действу ющее значение мощности , применим формулу : U н 2 _____ ______________ P н = U н = 2R н P н = 2 * 4 Ом * 5 Вт = 6.32 В 2R н 1.2 Найдём значение амплитуд ы тока на нагрузке I н : U н 6.32 В I н = = = 1.16 А R н 4 Ом 2. Предварительный расчёт оконечного каскада Для упрощения расчёта проведём его сначала для режима В. 2.1 По полученному значению I н выбираем по таблице ( I к ДОП > I н ) комплиментарную пару биполярных транзисторов VT1-VT2 : КТ -817 ( n-p-n типа ) и КТ -816 ( p-n - p типа ). Произведём предварительный расчёт энергети ческих параметров верхнего плеча бустера ( см рис . 3.1 ). Рис . 3.1 2.2 Найдём входную мощность оконечного каскада P вх . Для этого нужно сначала расчитат ь коэффицие нт усиления по мощности оконечного каскада K p ок , который равен произведению коэффициента усиления по току K i на коэф фициент усиления по напряжению K u : K p ок = K i * K u Как известно , для каскада О К K u 1 , поэтому , п ренебрегая K u , можно записа ть : K p ок K i Поскольку K i = +1 имеем : K p ок +1 И з технической документации на транзисторы для нашей комплементарной пары получаем = 30 . Поскольку велико , можно принять K p ок = +1 . Отсюда K p ок = 30 . Найдём собственно выходную мощность бустера . Из соотношения P н K p ок = P вх P н получим P вх = , а с учётом предыдущих приближен ий K p ок P н P вх = 5000 мВт = = 160 мВт 30 2.3 Определим амплитуду тока базы транзистора VT1 I б vt1 : I к I б = , т.к . I н = I к vt1 получим : 1+ I н I н 1600 мА I б vt1 = = = 52 мА 1+ vt1 vt1 30 2.4 Определим по входной ВАХ транзистора напряжение на управляющем переходе U бэ ( c м . рис 3.2 ) рис 3.2 Отсюда находим входное напряжение U вх vt1 U вх vt1 = U бэ vt1 + U н = 1.2 В + 6.32 В = 7.6 В 2.5 Определим входное сопротивление верхнего плеча бустера R вх : U вх U вх 7.6 В R вх = = = = 150 Ом I вх vt1 I б vt1 5.2*10 -3 Поскольку из-за технологических особенн остей конструкции интегрального операционног о усилителя К 140УД 6 полученное входное сопротивление (оно же сопротивление нагрузки ОУ ) мало (для К 140УД 6 миним альное сопротивление нагрузки R min оу = 1 кОм ), поэтому для построения оконечн ого каскада в ыбираем составную схему включения (чтобы увеличить входное сопротивление R вх ). Исходя из величины тока б азы транзистора VT1 I б vt1 ( который является одновременно и кол лекторным током транзистора VT3 ) выбираем комплементарную пару на транзисторах КТ -361 ( p -n-p типа ) и КТ -315 ( n-p - n типа ). Соответственно схема оконечного каскада п римет вид , показанный на р ис . 3.3 . рис . 3.3 3. Окончательный р асчёт оконечного каскада 3.1 Расчитаем входную мощность P вх ок полученного соста вного оконечного к аскада . Исходя из т ого , что мощность на входе транзистора VT1 P вх мы посчитали в пункте 2.2 , получим : P вх P вх 160 мВт P вх ок = = = 3.2 мВт vt3 +1 50 3.2 Определим амплитуду тока базы I б vt3 транзистора VT3. Посколь ку I к vt3 I б vt1 имеем : I к vt3 I б vt1 52 м А I б vt3 = = 1 мА 1+ vt3 vt3 50 3.3 Определим по входной ВАХ транзистор а VT3 напряжение на управляющем переходе U бэ vt3 ( см . рис . 3.4 ). Поск ольку U бэ vt3 = 0.6 В , для входного напряжения оконечного каскада U вх ок имеем : U вх ок = U н + U бэ vt1 + U бэ vt1 = (6.32 + 1.2 + 0.6) В = 8 В рис 3.4 3.4 Определим входн ое сопротивление око нечного каскада R вх ок : U вх ок 8 В R вх ок = = = 8 кОм I б vt3 1 мА Полученное входное сопротивление полност ью удовлетворяет условию R вх ок R н min оу где R н min оу = 1кОм (для ОУ К 140УД 6 ). 4. Задание режима АВ . Расчёт делителя Для перехода от режима В к режиму АВ на вход верхнего плеча нужно пода ть смещающее напряжение +0.6 В , а на вход нижнего плеча - – 0.6 В . При этом , по скольку эти смещающие напряжения компенс ируют друг друга , потенциал как на входе оконечного каскада , так и на его выхо де останется нулевым . Для задания смещающего напряжения применим кремниевые диоды КД -223 ( VD1-VD2 , см . принципиальную схему ) , падение нап ряжения на которых U д = 0.6 В Расчитаем сопротивления делителя R д 1 = R д 2 = R д . Для этого зададим ток делителя I д , который должен удовлетворять условию : I д 10* I б vt3 Положим I д = 3 А и воспользуемся форм улой Е к – U д (15 – 0.6) В R д = = = 4.8 Ом 5 Ом I д 3 А 5. Расчёт парамет ров УМ с замкнутой цепью ООС Для улучшения ряда основных показателей и повышения ст абильности работы усилителя охватим предваритель ный и оконечный каскады УМ общей последовательной отрицательной обратно й связью (ООС ) по напряжению . Она задаётся резисторами R 1 и R 2 ( см . схему на рис . 6 ). Исходя из технической документации н а интегральный операционный усилитель К 140УД 6 его коэффици ент усиления по напряжению K u оу 1 равен 3*10 4 . Общий коэффицент усиления обоих ОУ равен : K u оу = K u оу 1 * K u оу 2 = 9*10 8 Коэффициент усиления по напряжению к аскадов , охваченных обратной связью K u ос равен : U вых ос К u ( K u оу 1 * K u оу 2 * K u ок ) 1 K u о с = = = E г 1 + K u 1 + ( K u оу 1 * K u оу 2 * K u ок ) рис . 3.5 Изобразим упрощённую схему нашего усилителя , заменив оконечный каскад его входным сопротивлением ( см . рис . 3.5 ) (ООС на схеме не показана , но подразумевеется ). Здесь R н экв R вх ок = 8 кОм ; U вых ос = U вх ок = 8 В , Е г = 15 В (из зад ания ) . U вых ос 8000 мВ K u ос = = = 5333 E г 1.5 мВ 1 = K u ос = 5333 Найдём параметры сопрот ивлений R 1 и R 2 , зада ющих обратную связь . Зависим ость коэффициента обратной связи от сопротивлений R 1 и R 2 может быть представлена следующим образом : R 1 = R 1 + R 2 Зададим R 1 = 0.1 кОм . Тогда : 1 R 1 1 = = 5333 = 1 + 10 R 2 R 2 = 540 кОм K u ос R 1 + R 2 5333 6. Оценка влияния параметров усилителя на завал АЧХ в области верхних и нижних частот Усилитель мощ ности должен работать в определённой полосе частот ( от н до в ) . Такое задание частотных характеристик УМ означает , что на граничных частотах н и в у силение снижается на 3 дБ по сравнению со средними частотами , т.е . коэффициенты частотны х искажений М н и М в соответственно на частотах н и в равены : __ М н = М в = 2 ( 3 дБ ) В области низких частот (НЧ ) искажения зависят от постоянной времени нс цепи переразряда раздел ительной ёмкос ти С р : _________________ М нс = 1 + ( 1 / ( 2 н нс )) 2 Постоянная времени нс зависит от ёмкос ти конденсатора С р и сопротивления цепи переразряда R раз : нс = С р * R раз При наличии нескольких разделительных ёмк остей ( в нашем случае 2) М н равн о произведению М нс каждой ёмкости : М н = М нс 1 * М нс 2 Спад АЧХ усилителя м ощности в области высоких частот (ВЧ ) обус ловлен частотными искажениями каскадов на ОУ и оконечного каскада , а так же ёмкомт ью нагрузки , если она имеет ся . Коэффиц иент частотных искажений на частоте в равен произведению частотных искажений каждого каскада усилителя : М в ум = М в 1 * М в 2 * М в ок * М вн Здесь М в 1 , М в 2 , М в ок , М вн - коэффициенты частотных иск ажений соответственно каска дов на ОУ , оконечного каскада и ёмкости нагрузки С н . Если K u оу выбран на порядок больше требуемого усиления каскада на ОУ , то каскад ОУ частотных искажений не вносит ( М в 1 = М в 2 = 1 ). Коэффициент искажений оконечного к аскада задаётся формулой : _________ М в ок = 1 + ( 1+ ( в / ) - 1)(1 - K u o к ) Здесь - верхняя частота выходных транзисторов . Коэффиц иент частотных искажений нагрузки М вн , оп ределяемый влиянием ёмкости нагрузки С н в области высоких частот зависит о т постоянной времени вн нагрузочной ёмкости : __________________ М вн = 1 + ( 1 / ( 2 в вн )) 2 вн = С н * ( R вых ум | | R н ) При непра вильном введении отрицательной обратной связи в области граничных верхних и нижних ч астот может возникнуть ПОС ( по ложительная обратная связь ) и тогда устройство из усилителя превратится в генератор . Это прои сходит за счёт дополнительных фазовых сдвигов , вносимых как самим усилителем , так и цепью обратной связи . Эти сдвиги тем боль ше , чем большее число каскадов охвач е но общей обратной связью . Поэтому не рекомендуется охватывать общей ООС больше , чем три каскада . Заключение В данном курсовом пр оекте мы расчитали основные параметры и э лементы усилителя мощности , а так же оцени ли влияние параметров усилителя на зава лы АЧХ в области верхних и нижних час тот. Спецификация эле ментов № п / п Обозначение Тип Кол - во 1 R 1 Резистор МЛТ -0.5 - 0.1 кО м 10 % 1 2 R 2 Резистор МЛТ -0.5 - 540 кОм 10 % 1 3 R д Резистор МЛТ -0.5 - 5 Ом 10 % 2 4 VD1-VD2 Диод полупроводниковый КД 223 2 5 VT1 Транзист ор КТ 817 1 6 VT2 Транзист ор КТ 816 1 7 VT3 Транзист ор КТ 315 1 8 VT4 Транз истор КТ 361 1 9 DA1-DA2 Операционный усилитель К 140УД 6 2 Библиографический список 1. Д . В . Игумнов , Г.П . Ко стюнина - “Полупроводниковые устройства непрерывного де йствия “ - М : “Радио и связь” , 1990 г. 2. В . П . Бабенко , Г.И . Из ъюрова - “Основы радиоэлектроники” . Пособие по курсовому проек тированию - М : МИРЭА , 1985 г. 3. Н.Н . Горюнов - “ Полупров одниковые приборы : транзисторы” Справочник - М : “Энергоатомиздат” , 1985 г.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Утром в понедельник прораб выдаёт рабочим два бидона краски и приказывает покрасить фасад здания:
- К концу рабочего дня проверю.
Мужикам охота выпить, денег нет, а работы и краски - море. Они решают один бидон краски продать, а деньги пропить. Но чтобы как-то отмазаться, окунают недалеко стоящего коня мордой в краску.
Вечером прораб, как и обещал, приходит принимать работу.
- Мля-я-я, а почему вы не докрасили?
- Краски не хватило.
- Так я же вам два бидона выдал!
- Так один бидон конь выпил.
- Какой конь?
- Да вон он стоит, вся морда в краске.
- А, этот! Ещё не сдох, гад?! Он же на прошлой неделе два поддона кирпича и мешок цемента сожрал...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Проектирование усилителя мощности на основе ОУ", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru