Смекни!
smekni.com

Усилитель систем автоматики (стр. 5 из 8)

Следовательно

Ом (по ряду номиналов возьмем
Ом).

Расчёт на СЧ:


Схема замещения:

Найдем номинальный коэффициент усиления каскада:

Ом.

Расчёт на ВЧ:

Схема замещения:

Коэффициент частотных искажений на ВЧ будет равен:

, где
,

Ом,

пФ.

.

.

Расчёт на НЧ:

Схема замещения:

Найдем значение разделительной емкости Допустимые частотные искажения

тогда:

(По ряду номиналов возьмем

мкФ).

1.7 Расчёт фильтров питания. Расчёт цепей регулировки усиления. Расчёт разделительной ёмкости во входной цепи

Расчёт фильтра питания:

Фильтр по питанию рекомендуется ставить после двух инвертирующих каскадов. В нашем случае мы несколько отступим от данной рекомендации и поставим фильтр по питанию после эмиттерного повторителя (3-ий каскад), перед предоконечным каскадом.

Расчет фильтра производится следующим образом:

Задаёмся падением напряжения на фильтре:

Тогда:

Где

- ток коллектора транзистора каскада 3 в рабочей точке,

мА,

- токи делителей каскадов 3 и 2, рассчитаны выше при проверке.

мкА,
мкА

мА – ток стока в рабочей точке транзистора первого каскада.

Тогда сопротивление

будет равно:

По ряду номиналов возьмем

Ом.

Емкости в цепи фильтров будут равны на частоте помехи

Гц (частота питающей сети) и выше:

.

С запасом, по ряду номиналов возьмем

мкФ.

Расчёт регулировки усиления:

Подстройку усиления будем производить изменением глубины ООС одного из каскадов и выберем для этого предоконечный каскад (так как в нём единственном остался Сэ, необходимый для реализации этого метода). Введем для этого сопротивление

в цепи эмиттера. Движок резистора подключим к шунтирующей емкости
.

Максимальный коэффициент усиления равен:

Минимальный коэффициент усиления возьмем равным

(меньше номинального коэффициента усиления
на 20…30%):

,

- максимальный фактор обратной связи для
- резистора подстройки усиления.

Ом.

Используем для этого подстроечный резистор СП3-28 сопротивлением 10 Ом по ряду номиналов Е6.

Оставшуюся часть сопротивления

Ом (62 Ом по ряду номиналов) подключим последовательно с
.

Рассчитаем номинал ёмкости Сэ для шунтирования

Ом с учётом того, что мы уже рассчитали частотные искажения Мн в области НЧ для всех остальных каскадов и ввели перекоррекцию на НЧ в одном из каскадов.

Частотные искажения на НЧ заданные на весь усилитель равны: Мн=0,77

Частотные искажения вносимые всеми каскадами кроме предоконечного равны:

где Мнi – искажения вносимые i-ым каскадом.

Следовательно на предоконечный каскад, для обеспечения уровня общих искажений усилителя:

Подставив это значение в выражение для нахождения Сэ 4-го каскада (см. выше), получим:

По ряду номинальных значений с запасом выберем Сэ=500мФ.

Расчёт разделительной ёмкости во входной цепи:

Произведем расчет разделительной емкости СР во входной цепи:


По ряду номиналов возьмем

пФ.

Расчёт цепи ООС:

Для устранения усиления на частотах выше Fв, введём цепь частотнозависимой отрицательной обратной связи, охватывающей все каскады кроме первого. Введение этой отрицательной обратной связи никак не влияет на свойства усилителя в полосе пропускания, но за пределами полосы она обеспечивает снижение усиления, что не даёт возможность усилителю самовозбудиться на частоте выше Fв, где может выполниться условие баланса фаз и амплитуд. Порядок расчёта следующий:

Так как цепь отрицательной обратной связи представляет из себя ВЧ-фильтр на RC-цепочке. В роли активного сопротивления будет выступать Rвх второго каскада усилителя.

Таким образом нам осталось лишь задаться коэффициентом передачи по напряжению на частоте Fв и найти значение ёмкости в цепи ООС:

Такой коэффициент передачи не увеличит уровень частотных искажений на ВЧ сверх заданных.


2. Расчет варианта усилителя на микросхемах

2.1 Анализ варианта усилителя на ИМС:

В данном варианте усилителя используем интегральную микросхему A2030H –усилитель мощности низкой частоты с дифференциальным входом и двухполярным питанием и операционный усилитель 140УД10 в качестве входного, «раскачивающего» более мощную микросхему, каскада. Микросхему A2030H и её характеристики мы нашли в литературе [5]. Будем использовать стандартную схему включения микросхемы.

Микросхему 140УД10 также будем включать в стандартном неинвертирующем включении (см [6]):


Справочные параметры микросхем:

А2030Н: 140УД10

Сопротивление нагрузки (Rн=13 Ом) в нашем случае больше чем номинальная нагрузка второго каскада. По графику, представленному в техническом описании, определим максимальную мощность, которую может выдать, на данную нагрузку, микросхема А2030Н при напряжении питания ±12 В.

Получим:

Это значение выше, чем заданное в техническом задании, следовательно, по этому параметру микросхема подходит.

Одна микросхема А2030Н способна обеспечить усиление в 30 дБ в заданной полосе частот.

Переведём коэффициент усиления в децибелах в коэффициент усиления по напряжению:

Это максимальное усиление, которое можно получить от одной микросхемы, так как оно меньше того, что нам надо (Ku=325), то используем каскадное соединение двух микросхем А2030Н и 140УД10.