Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

Задание и исходные данные

1. Составление структурной схемы усилителя

2. Электрический расчет

2.1 Расчет выходного каскада

2.2 Расчет предоконечного (инверсного) каскада

2.3 Расчет входного каскада (эмиттерный повторитель)

Вывод

Список использованной литературы

Введение

Основной целью курсового проектирования по дисциплине «Аналоговые электронные устройства» является углубление и закрепление знаний по курсу, приобретение опыта самостоятельной работы по проектированию и расчету отдельных каскадов усилителей, а также обоснованного выбора структурной схемы усилителя.

Электронное устройство, предназначенное для увеличения параметров (тока, напряжения, мощности) электрического сигнала, называется усилителем. Необходимость в таких устройствах возникает при измерении и передачи сигналов, построении систем контроля, автоматизации технологических процессов и т. п.

Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены.

Усилители различают:

1. по способу выполнения:

· на дискретных элементах;

· в виде интегральных схем(ИС);

2. по структурной схеме:

· однокаскадные;

· многокаскадные;

3. по способу включения транзисторов:

· схема общий эмиттер (ОЭ);

· схема общий коллектор (ОК);

4. по частоте усиливаемого сигнала:

· усилители постоянного тока (УПТ) -(f_н=0 Гц) усиливающие электрические сигналы в диапазоне частот от нуля до высшей рабочей частоты. Они позволяют усиливать как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.

· усилители переменного тока, которые в свою очередь, подразделяются на :

ь усилители низких (звуковых) частот (УЗЧ) - (от 20 до 20000 Гц) предназначенные для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный диапазон которых лежит в пределах от десятков герц до десятков килогерц. Характерной особенностью УНЧ является то, что отношение верхней усиливаемой частоты к нижней велико и обычно составляет не менее нескольких десятков.;

ь высокочастотные усилители (УВЧ) - f_в до 300 МГц;

ь усилители сверхвысоких частот (СВЧ) - f_в > 300 МГц;

ь широкополосные усилители (ШПУ) - усиливающие очень широкую полосу частот. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. Часто широкополосные усилители называют видеоусилителями. Помимо своего основного назначения, эти усилители используются в устройствах автоматики и вычислительной техники.;

ь узкополосные (резонансные) усилители (УПУ) - усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот. Для них характерна небольшая величина отношения верхней частоты к нижней. Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полоса частотного диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качестве нагрузки таких усилителей колебательного контура. В связи с этим узкополосные усилители часто называют резонансными.;

5. по характеру усиливаемых сигналов:

· усилители гармонических (непрерывных) сигналов;

· импульсные усилители;

6.по функциональному назначению:

· усилители напряжения;

· усилители тока;

· усилители мощности;

7. по виду нагрузки:

· резисторные;

· резонансные;

· трансформаторные;

· дроссельные и т.д.

Основные параметры усилителей:

1. Входные: U_вх ,I_вх ,R_вх;

2. Выходные: U_вых, I_вых, R_вых;

3. Коэффициенты усиления: K_U, K_I ,K_P;

4. характеристики: АХ, АЧХ, ФЧХ;

5. КПД;

6. Коэффициент линейных искажений;

7. Коэффициент нелинейных искажений.

Задание и исходные данные

1. Составить структурную схему усилителя и принципиальную схему выходного каскада, выбрать усилительный прибор и определить основные параметры выходного каскада и усилителя в целом.

2. При окончательном расчете усилителя определить номинал каждого элемента схемы.

Исходные данные:

1. Выходная мощность - Р_н=7 Вт;

2. Сопротивление нагрузки - R_н=4 Ом;

3. Коэффициент гармоник - k_г ?1,5 %;

4. Полоса усиливаемых частот:

f_н=100 Гц;

f_в=15 кГц;

5. Коэффициент частотных искажений:

M_н=3 дБ;

M_в=3 дБ;

6. Источник сигнала (детектор приемника)

E_с=0,4 В;

R_с=75 кОм;

7. Напряжение питания - U_пит=27 В.

В ходе данной работы будут использоваться обозначения:

P_н= P_вых;

E_с= U_ист;

R_с= R_ист;

U_пит=E_к.

1. Составление структурной схемы усилителя

Структурная схема многокаскадного усилителя представляет собой последовательное соединение n однокаскадных усилителей. Результирующая частотная характеристика такого усилителя

Для упрощения усилительного устройства, унификации его узлов и удешевления производства обычно стремятся выполнить все его каскады идентичными. Исключение из этого правила делается для выходного каскада. Требования большой амплитуды выходного сигнала или выходной мощности, работы на заданную нагрузку и т.д. -- все это существенно отличает оконечный каскад от каскадов предварительного усиления. В выходных каскадах приходится допускать большие частотные искажения. Оценив, при каких допустимых частотных искажениях в выходном каскаде его можно осуществлять достаточно экономичным образом, оставшиеся искажения делят между остальными каскадами равномерно.

Ориентировочное число каскадов транзисторного усилителя при предварительном расчете выбирают исходя из того, что коэффициент усиления одного каскада обычно составляет величину 15…20 дБ. [1,стр.45]

Типовая блок-схема усилителя с входным и выходным устройствами, предварительным и мощным усилителями изображена на рис.1

Рисунок 1 - блок-схема усилителя

При выборе блок-схемы (рисунок 1) решают, нужны ли в проектируемом усилителе входное и выходное устройство, мощный усилитель, предварительный усилитель. Составив блок-схему усилителя, выбирают принципиальные схемы входного и выходного устройств (реостатно-емкостные, трансформаторные), каскада мощного усиления (однотактный, двухтактный, трансформаторный, бестрансформаторный), каскадов предварительного усиления (с прямой связью, реостатный, трансформаторный, инверсный и т.д.). Оценим общее число каскадов, сравнивая требуемый коэффициент усиления по мощности с расчётным для всех необходимых каскадов

Где

Так как в нашем усилителе выходной каскад будет являться трансформаторным, то:

Для фазоинверсных и для простых резистивных каскадов(предположим, что наш фазоинверсный каскад будет резистивным):

= 15.

.

Как видно:

Составим блок-схему и принципиальную схему усилителя низкой частоты радиоприемника.

Так как сопротивление нагрузки мало (R_н=4 Ом), то в качестве выходного устройства используем трансформатор.

В проектируемом усилителе оконечный каскад является каскадом мощного усиления. Так как требуемая мощность >2 Вт, то в качестве выходного каскада применим двухтактную схему в режиме AB;

Трансформаторный каскад обеспечивает оптимальное согласование R_вых с нагрузкой R_н , однако он громоздок и дорог. Бестрансформаторный каскад обеспечивает широкий диапазон усиливаемых...