Xreferat.com » Рефераты по физике » Усилитель постоянного тока

Усилитель постоянного тока

Тема проекта: " "

Содержание


Введение

Анализ технического задания

Расчет усилителя постоянного тока

Моделирование работы усилителя

Выводы

Список использованных источников

Приложения


Введение


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 постоянного тока также в начале 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 постоянного тока с заданными в техническом задании параметрами.

Анализ технического задания


Напряжение на входе в режиме покоя Uвх=0 В; максимальное изменение напряжения входного сигнала ±ΔUвх=50 мВ; внутреннее сопротивление источника входного сигнала Ri=1000 Ом; выходная мощность Рвых=5 Вт; сопротивление нагрузки Rн=100 Ом; напряжение источника питания Uпит=±15 В.

Усилители постоянного тока предназначены для усиления сигналов, медленно меняющихся во времени, спектр которых содержит гармонические составляющие с частотой в плоть до ω = 0.

В данном курсовом проекте для уменьшения дрейфа в усилителе постоянного тока применил балансную (дифференциальную) схему. Наибольшее распространение получила схема параллельного баланса, представлена на рисунке приложения В, называемая также дифференциальным усилителем. Дифференциальный усилитель обеспечивает высокое усиление дифференциального входного сигнала Uвх. д, приложенного между входами каскада, и практически не усиливает синфазный сигнал, одинаковый на обоих входах.


Расчет усилителя постоянного тока


В результате расчета требуется определить режим работы каскада и данные элементов схемы.

Порядок расчета УПТ:

1. Выбираем тип транзистора. Критерием выбора для работы в схемах УПТ является минимальное значение обратного тока коллектора Усилитель постоянного тока, а также выполняется условие:


Усилитель постоянного тока, (2.1)

где

Усилитель постоянного тока - справочное данное транзистора;

Усилитель постоянного тока - заданная величина, 15 В.

Из [4] был выбран транзистор типа МП-114, у которого Усилитель постоянного тока мкА и выполняется условие (2.1):

Усилитель постоянного тока

2. Находим коэффициент усиления каскада по напряжению:


Усилитель постоянного тока, (2.2), где Усилитель постоянного тока (2.3)

Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока - данные технического задания

Усилитель постоянного тока (В)

Усилитель постоянного тока


3. В семействе выходных характеристик выбранного транзистора, представленные на рисунке 1.1 приложения А, выбираем рабочую точку Р. Для этого принимаем в режиме покоя:


Усилитель постоянного тока; Усилитель постоянного тока, (2.4)


где

Усилитель постоянного тока - справочное значение максимально допустимого максимального тока коллектора для выбранного транзистора.


Усилитель постоянного тока (В)

Усилитель постоянного тока (мА)


Теперь, когда мы имеем Усилитель постоянного тока и Усилитель постоянного тока, на семействе выходных ВАХ (приложение А), выбираем рабочую Р точку и находим графически величину тока базы Усилитель постоянного тока мА. После, зная ток базы, переходим на семейство входных ВАХ, при Усилитель постоянного тока, в данном случае Усилитель постоянного тока В, выбираем рабочую точку Р' и находим Усилитель постоянного тока В.

4. Проверяем правильность выбора рабочей точки. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в режиме покоя Усилитель постоянного тока, не должна превышать максимально допустимой постоянной рассеиваемой мощности Усилитель постоянного тока выбранного транзистора:


Усилитель постоянного тока, (2.5)


где

Усилитель постоянного тока - данные технического задания.


Усилитель постоянного тока


5. Одним из возможных методов расчета транзисторных УПТ является расчет с помощью Усилитель постоянного тока - параметров транзистора Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока и Усилитель постоянного тока, каждый из которых имеет размерность проводимости. Так как в справочнике не были даны Усилитель постоянного тока - параметры транзистора, поэтому Усилитель постоянного тока - параметры будем рассчитывать графически, с помощью семейств входных и выходных ВАХ, при этом надо

учитывать соотношения:


Усилитель постоянного тока при Усилитель постоянного тока; Усилитель постоянного тока при Усилитель постоянного тока; (2.6)

Усилитель постоянного тока при Усилитель постоянного тока; Усилитель постоянного тока при Усилитель постоянного тока.

Усилитель постоянного тока=0.0000075 [См], Усилитель постоянного тока=1.097225 [См],Усилитель постоянного тока=505 [См],Усилитель постоянного тока= 1.09723 [См].


6. После определения Усилитель постоянного тока - параметров транзистора, проверяем правильность выбора транзистора из условия:


Усилитель постоянного тока; (2.7)


Усилитель постоянного тока=Усилитель постоянного тока - в схеме, представлена в приложении В 448<564.2

Соотношение (2.7) выполняется, что говорит о том, что транзистор выбран правильно.

7. Находим величину сопротивлений резисторов, включенных в коллекторные цепи транзисторов (Усилитель постоянного токана схеме в приложении В) по формуле:


Усилитель постоянного тока; (2.8)

Усилитель постоянного тока (Ом)

Усилитель постоянного тока; (2.9), Усилитель постоянного тока (Вт)


Выбираем стандартное значение сопротивлений резисторов Усилитель постоянного тока и их тип из таблицы 1, которая представлена в приложении Б:


Усилитель постоянного тока - МЛТ-0.25


8. Определяем ток, проходящий через резистор Усилитель постоянного тока:


Усилитель постоянного тока; (2.10)

Усилитель постоянного тока (А)

9. Находим величину сопротивления резистора Усилитель постоянного тока:


Усилитель постоянного тока; (2.11)

Усилитель постоянного тока (Ом)


Мощность, рассеиваемая на резисторе Усилитель постоянного тока, равна:


Усилитель постоянного тока; (2.12)

Усилитель постоянного тока (Вт)


Находим стандартный тип резистора Усилитель постоянного тока из таблицы 1 приложения Б: С2-15-0.5

10. Определяем сопротивление переменного резистора по формуле:


Усилитель постоянного тока; (2.13)

Усилитель постоянного тока (Ом)


11. Находим величины сопротивлений резисторов делителей напряжения Усилитель постоянного тока и Усилитель постоянного тока. Делитель напряжения, составленный из этих резисторов, обеспечивает устойчивость рабочих точек транзисторов по базовым цепям.

Поэтому токи делителей должны быть больше токов баз примерно в 5 раз.

Тогда


Усилитель постоянного тока; (2.14)

Усилитель постоянного тока (мА)

Усилитель постоянного тока; (2.15)

Усилитель постоянного тока (мА)


Величину сопротивления Усилитель постоянного тока находим по формуле:


Усилитель постоянного тока; (2.16)

Усилитель постоянного тока (кОм)


Мощность, рассеиваемая на резисторе Усилитель постоянного тока, равна:


Усилитель постоянного тока; (2.17)

Усилитель постоянного тока (Вт).


Находим


Усилитель постоянного тока:

Усилитель постоянного тока; (2.18). Усилитель постоянного тока (кОм)


Мощность:


Усилитель постоянного тока; (2.19)


Теперь из таблицы 1 приложения Б выбираем стандартные резисторы Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока, Усилитель постоянного тока:

Усилитель постоянного тока - МЛТ-0.125

Усилитель постоянного тока - С2-23-0.125


12. Находим входное сопротивление каскада Усилитель постоянного тока без учета влияния сопротивлений делителя:


Усилитель постоянного тока; (2.20)

Усилитель постоянного тока (кОм)


13. Определим общее сопротивление Усилитель постоянного тока делителей между базами транзисторов:


Усилитель постоянного тока; (2.21)

Усилитель постоянного тока (кОм)


14. Находим результирующее входное сопротивление каскада Усилитель постоянного тока. Сопротивления Усилитель постоянного тока и Усилитель постоянного тока включены параллельно, поэтому:


Усилитель постоянного тока; (2.22), Усилитель постоянного тока (кОм)


Полученное значение Усилитель постоянного тока должно быть больше или одного порядка с заданным внутренним сопротивлением Усилитель постоянного тока источника входного сигнала:


Усилитель постоянного тока (2.23), Усилитель постоянного тока

Данное соотношение выполняется, что свидетельствует о том, что в этом случае можно обойтись без дополнительного согласования источника входного сигнала с входным сопротивлением усилителя.


Моделирование работы усилителя


Программа Electronics Workbench предназначена для моделирования и проверки работы схем электрических принципиальных.

В программе Electronics Workbench собрал свой ранее рассчитанный каскад, представленный на рисунке 1.2 приложения В, и проверил его. Результат работы каскада представлен на рисунке 1.3 приложения Г.

Данный каскад успешно работает, так как происходит усиление сигнала, что видно по осциллограмме.

Выводы


Как показали расчеты и анализ работы схемы, спроектированный усилитель постоянного тока удовлетворяет требованиям технического задания. Но при практическом выполнении усилителя постоянного тока на транзисторах следует помнить, что на величину дрейфа коллекторного тока транзисторов сильно влияет технологический разброс параметров, доходящий в отдельных экземпляров транзисторов до ±100%, а также ползучесть - изменение параметров с истечением времени в результате старения транзисторов в процессе эксплуатации или хранения. Поэтому перед монтажом схемы транзисторы обязательно следует проверять на ползучесть и соответствие требуемым параметрам схемы. Транзисторы в балансных каскадах должны иметь параметры, различающиеся не более чем на 2 - 3%.

Во время работы над данным курсовым проектом были углублены знания по аналоговой электронике, в частности по усилителям постоянного тока. Были приобретены навыки работы с программой Workbench, моделирующей работу электрических цепей.

Список использованных источников


1. Титцев У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - : Мир, 2002 - 512с.

2. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - Киев: Высшая школа, 2003 - 240с.

3. Расчет электронных схем. Примеры и задачи: учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техн. / Г.И. Изъюров, Г.В. Королева, В.А. Тереков и др. - М.: Высш. Школа, 2007 - 335с.

4. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя / В.П. Боровский, В.Н. Костенко, В.М. Михайленко, О.Н. Партола. - К.: Техника, 1987 - 432с.

5. Колонтаевский Ю.П., Сосков А.Г. Промышленная электроника и микросхемотехника: Теория и практикум. К. Киев, Каравелла. 2004 - 423с.

Приложения


Приложение А


Усилитель постоянного тока Усилитель постоянного тока

Рисунок 1.1 - Входные и выходные ВАХ транзистор

Приложение Б


Таблица 1 - Основные параметры некоторых постоянных непроволочных резисторов

Усилитель постоянного тока

Приложение В


Усилитель постоянного тока

Рисунок 1.2 - Схема дифференциального каскада УПТ в режиме моделирования

Приложение Г


Усилитель постоянного тока

Рисунок 1.3 - Результат моделирования работы усилительного каскада


Усилитель постоянного тока

Рисунок 1.4 - Амплитудно-частотная характеристика проектируемого усилителя

Приложение Д


Усилитель постоянного тока

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: