Проектирование усилительной части устройства
Краткое сожержание материала:
Размещено на
Содержание
Введение
Техническое задание
1. Проектирование усилительного устройства
1.1 Структурная схема усилителя
1.2 Определение основных параметров усилителя
1.3 Выбор схемы входного каскада
1.4Выбор и расчет параметров усилителя напряжения
1.5 Выбор схемы и расчет параметров активного фильтра
1.6 Выбор схемы и расчет усилителя мощности
2. Проектирование источника питания
Список источников
Введение
Курсовая работа включает в себя проектирование усилительной части устройства с активным фильтром и усилителем мощности, выбор и расчет блока питания всей схемы, с целью закрепления теоретических знаний по ряду разделов по курсу электротехники. Назначение усилительного устройства и его структура определены техническим заданием. Задача - выбрать оптимальный вариант реализации заданной структуры и рассчитать его элементы. Структуру и характеристики блока питания определяют после разработки усилительной части устройства.
Техническое задание
1. Ег = 0,06 В;
2. Rг = 0,1 кОм;
3. Rн = 100 Ом;
4. Рн = 0,4 Вт;
5. Тип фильтра - ФВЧ;
6. Тип аппроксимации фильтра - Баттерворта;
7. Порядок фильтра - 4;
8. Fс = 100 Гц;
1. Проектирование усилительного устройства
1.1 Структурная схема усилителя
Исходными данными для разработки усилителя являются: ЭДС источника сигнала - Ег = 0,06 В, его внутреннее сопротивление - Rг = 0,1 кОм, сопротивление нагрузки усилителя - Rн = 100 Ом, мощность в нагрузке - Рн = 0,4 Вт, наличие в составе усилительного устройства фильтра высоких частот 4 порядка и аппроксимации - Баттерворта с требуемой частотной характеристикой Fc = 100 Гц.
Усилительное устройство выполняют по схеме, изображенной на рис.1, где ВК - входной каскад, предназначенный для согласования источника сигнала с усилительным устройством; УН - усилитель напряжения, усиливающий входной сигнал до необходимого уровня;
Размещено на
1.2 Определение основных параметров усилителя
Определяем основные параметры усилительного устройства:
a). Входное сопротивление усилителя Rвх, которое нужно оптимальным образом согласовать с источником сигнала:
(1);
b). Действующее значение напряжения в нагрузке:
(2);
c). Общий коэффициент усиления устройства по напряжению:
(3);
1.3 Выбор схемы входного каскада
усилительный устройство фильтр сопротивление
Для правильного выбора схемы ВК нужно учитывать два основных фактора: требуемое входное сопротивление и частотную характеристику всего усилителя, которая зависит от фильтра.
Входной каскад будет объединен с усилителем напряжения.
1.4 Выбор и расчет параметров усилителя напряжения
Каскады УН будем строить на основе схемы инвертирующего усилителя (рис.2), так как у входное сопротивление Rвх ?10 кОм.
Размещено на
Коэффициент усиления такого усилителя:
(4);
1.5 Выбор схемы и расчет параметров активного фильтра
Фильтры - это электрические устройства, предназначенные для передачи сигналов в определенной области частот. Все они характеризуются амплитудно - частотными характеристиками (АЧХ) коэффициента пропускания или обратной величиной a(f) -коэффициента затухания.
В данной работе дан:
- фильтр высоких частот (ФВЧ) - пропускает все сигналы с чатотами от fc до ?.Причем на частоте среза fc коэффициент передачи фильтра составляет 0,707 от установившегося значения А при f = ? и далее с ростом частоты асимптотически приближается к нему;
- фильтр Баттерворта - он имеет достаточную кривизну скатов кривой затухания и приемлемо пропускают импульсные сигналы (рис.3)
Для расчета ФВЧ понадобятся следующие данные:
a). Частота среза fc = 100 Гц;
b). Коэффициент усиления фильтра А=1 в полосе пропускания;
c). Порядок передаточной функции фильтра = 4;
d). Тип аппроксимации, т. е. коэффициенты b, c.
Схема фильтра верхних частот показана на рис.4.Расчетные формулы принимают вид:
Так как порядок фильтра равен 4, то получается 2 звена:
(5);
a). При b = 0.7564 и с = 1,0000
b). При b = 1.8478 и с = 1,0000
Размещено на
Размещено на
1.6 Выбор схемы и расчет усилителя мощности
Воспользуемся схемой, представленной на рис. 5, для расчета усилителя мощности. При расчете УМ заданными величинами являются:
a). Номинальная мощность в нагрузке Рн = 0,4 Вт;
b). Сопротивление нагрузки Rн = 100 Ом.
В результате расчета должны быть определены напряжение источника питания Uн оконечного каскада и потребляемый от него ток Iпотр, типы транзисторов, параметры элементов и выбран ОУ.
- Используя УМ по схеме, представленной на рис.5, учитываю, что расчетная мощность больше Рн на величину потерь в эмиттерных резисторах:
(6);
- напряжение источника питания Uип:
(7);
- Амплитуда тока коллектора транзисторов оконечного каскада:
(8);
Размещено на
- Среднее значение тока, потребляемого от источника питания:
(9);
- Мощность, рассеиваемая на коллекторе выходного транзистора:
(10);
- Выбор оконечных транзисторов проводят с учетом условий:
(11);
С учетом этих условий выбрала транзистор КТ610А (КТ610Б).
- Предоконечный каскад на ОУ должен обеспечивать ток Iвых оу, равный амплитуде тока базы оконечных транзисторов:
(12);
Имея ток нагрузки Iвых оу и напряжение источника питания Uип по справочнику выбраем ОУ для предоконечного каскада - 153УД1 (рис.6).
- Определяем ток делителя:
(13);
- Допустимый прямой ток диода больше ток делителя:
(14);
Выберем диод смещения выходных транзисторов из выше указанного условия - диод кремниевый сплавный Д219С [2].
Размещено на
2. Проектирование источника питания
Источник питания состоит из силового трансформатора, выпрямителей, сглаживающих фильтров и во многих случаях - стабилизаторов напряжения (или тока). Расчет начнем с конечного элемента - со стабилизатора, а затем рассчитаем трансформатор.
1. Начнем с расчета стабилизатора:
Исходные данные для расчета стабилизатора напряжения: номинальное выходное напряжение - Uвых, В; ток нагрузки - Iвых, А; относительное отклонение напряжения сети в сторону понижения амин.
(15);
- Выбираем стабилизатор, исходя из Uвых и Iвых: К142ЕН2А (рис 11) [5];
- Определяем минимальное входное напряжение стабилизатора:
(16);
С учетом возможного уменьшения напряжения в сети:
(17);
2. Затем проводим расчет выпрямителя:
Исходные данные для расчета выпрямителя: номинальное выпрямленное напряжение Uо, В; ток нагрузки Iо стабилизатора, А; номинальное напряжение сети UI, В; частота сети fc, Гц; допустимый коэффициент пульсаций Кп.
(16);
- Для расчета схемы выпрямителя возьмем тип схемы - «Удвоения напряжения», она представлена на рис. 7.
Размещено на
- Определяем сопротивление трансформатора rтр, вентиля ri и по их значениям находим сопротивление фазы выпрямителя rв .
a). Находим сопротивление трансформатора rтр:
(17);
b). Выберем выпрямительный диод из справочника по среднему току через вентиль Iов и амплитуде обратного напряжения на вентиле Uобр.:
(18); отсюда следует диод - Д229В [4]
c). Находим сопротивление вентиля ri:
(19);
- Определяем по формуле коэффициент А. Вспомогательные коэффициенты Вo, Do, Fo нахожу по графикам на рис.8
(20);
Размещено на
Во=1,25, Do=1,9, Fo=4,8.
- Емкость фильтра определяется по приближенной формуле:
(21);
3. Расчет силового трансформатора:
- Определяем ток первичной обмотки:
(22);
- Определяем габаритную мощность трансформатора:
По рис.9 определяем габаритную мощность, значение которого находится в пределах КПД =0,75-0,95.Возьму =0,82.
Размещено на
...Проектирование устройства, выполняющего заданные функции преобразования цифровой информации
Проектирование устройства, выполняющего функцию восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра и синхронной реверсивной пересчетной сх...
Разработка и проектирование спирального антенного устройства
Проектирование антенного устройства, обеспечивающего поочерёдное подключение антенны к передатчику и к приёмнику, и обеспечивающее в режиме передачи о...
Проектирование загрузочного устройства
Проектирование устройства для автоматической сортировки и подачи кольца с отверстием на фрезерную операцию для получения лыски. Оценка подготовленност...
Проектирование трепанатора
Описание и сферы применения устройства для обработки биологических тканей, основные части и их назначение, принцип действия. Расчет двигателя и коэффи...
Проектирование Цифрового устройства
Внедрение микропроцессорной и цифровой техники в устройства управления промышленными объектами. Проектирование схемы детектора фронтов, генератора так...