регистрация /  вход

Проектирование и расчет усилителя низкой частоты (стр. 1 из 3)

Проектирование и расчет усилителя низкой частоты

Реферат

В данном курсовом проекте производится проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Входной каскад представляет собой инвертирующий усилитель на ОУ, выходной – двухтактный бестрансформаторный усилительный каскад.

Ключевые слова:

- усилитель низкой частоты;

- инвертирующий усилитель;

- бестрансформаторный усилительный каскад;

- коэффициент усиления;

- межкаскадная связь;

- отрицательная обратная связь.


Содержание

Введение

1 Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

1.2 Синтез структурной схемы

1.3 Разработка и расчет принципиальной схемы

1.4 Анализ устройства на ЭВМ

Выводы

Список литературы

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 низкой частоты 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 низкой частоты с заданными в техническом задании параметрами.


1 Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

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.

Анализируя данные технического задания можно рассчитать мощность сигнала на входе УНЧ по формуле (1.1.1) [3]:

, (1.1.1)

где

- сопротивление источника сигнала,

- действующее значение напряжения источника сигнала

Требуемый коэффициент усиления по мощности всего усилителя рассчитывается по формуле (1.1.2):

, (1.1.2)

где

- выходная мощность усилителя, указанная в техническом задании.

Значение коэффициента усиления по мощности всего усилителя в децибелах рассчитывается по формуле (1.1.3):

(1.1.3)

1.2 Синтез структурной схемы

Из анализа технического задания следует, что на выходе УНЧ должен стоять мощный оконечный каскад. Так как мощность выходного сигнала значительно превышает 50 мВт, то применение оконечного усилительного каскада класса А нецелесообразно. Поэтому в качестве выходного выбран двухтактный бестрансформаторный усилительный каскад, работающий в режиме В. Данный режим обеспечивает каскаду хорошую экономичность благодаря высокому КПД. Отсутствие трансформатора обеспечивает низкие нелинейные искажения. Двухтактный бестрансформаторный каскад, выполненный на мощных транзисторах может обеспечить усиление до 30 дБ.

В качестве 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. К тому же инвертирующий каскад на ОУ позволяет изменять входное сопротивление всего усилителя в широком диапазоне.

Благодаря хорошим усилительным возможностям входного и выходного каскадов нет необходимости в применении дополнительных промежуточных усилительных каскадов.

Для соединения входного и выходного каскадов применена RC-цепь связи.

Структурная схема усилителя низкой частоты представлена нарисунке 1

Рисунок 1 – Структурная схема усилителя низкой частоты

1.3 Разработка и расчет принципиальной схемы

Принципиальная электрическая схема УНЧ приведена в приложении Б. При расчете предполагается, что параметры транзисторов различных плеч одинаковы. [3]

Величина напряжения источника питания определяется по формуле [3] (1.3.1):

, (1.3.1)

Максимальное значение коллекторного тока оконечных транзисторов VT3 и VT4 определяется по формуле (1.3.2):

. (1.3.2)

Значение тока покоя определяется, исходя из условия (1.3.3):

(1.3.3)

Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из оконечных транзисторов определяется по формуле (1.3.4):

(1.3.4)

По полученным значениям

,
,
и заданному в техническом задании
выбирается тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть:

(1.3.5)

(1.3.6)

(1.3.7)

(1.3.8)

Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ825 и КТ827 [5]:

Максимальное значение тока предоконечных транзисторов определяется по формуле (1.3.9):

, (1.3.9)

где

- максимальное значение коллекторного тока оконечныхтранзисторов;

- минимальное значение коэффициента передачи тока оконечных транзисторов.

.

Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из предоконечных транзисторов определяется по формуле (1.3.10):

(1.3.10)

По полученным значениям

,
,
и заданному в техническом задании
выбирается тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть:

(1.3.11)

(1.3.12)

(1.3.13)

(1.3.14)

Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ825 и КТ827 [5]: