регистрация /  вход

Усилитель постоянного тока 2 (стр. 1 из 2)

Министерство образования РФ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«Усилитель постоянного тока»

пояснительная записка к курсовой работе по курсу:

«Схемотехника АЭУ»

Выполнил: студент гр. 05РР1

Каретников Д.С.

Проверил преподаватель:

Волков С.В.

Пенза 2008

Содержание:

1. Техническое задание…………………….……….………....……3

2. Введение………………….…..………………………………....…4

3. Определение числа каскадов, выбор структурной схемы.....6

4. Принцип расчета дифференциального каскада………..….....7

5. Выбор транзисторов……………………………………….....…13

6. Расчет оконечного каскада с общим эмиттером…………..15

7. Расчет схемы перехода………………………………………...17

8. Расчет входной цепи – дифференциального каскада………20

9. Перечень элементов……………………………………..………24

10. Разводка платы и сборочный чертёж………………..………25

11. Список литературы………………….……..……………..…...26


1. Техническое задание.

1. Выходное напряжение……………………….………….………....10 В

2. Коэффициент усиления по напряжению…………………...……..150

3. Сопротивление нагрузки……………………………….………..1 кОм

4. Выходное сопротивление источника сигнала……………..…2 кОм

5. Диапазон температур окружающей среды……….…....-10…+40 ˚С

2. Введение.

Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты. Отличительной особенностью УПТ является отсутствие разделительных элементов, предназначенных для отделения усилительных каскадов друг от друга, а также от источника сигнала и нагрузки по постоянному току.

Таким образом, для осуществления передачи сигналов частот, близких к нулю, в УПТ используется непосредственная (гальвани­ческая) связь. Непосредственная связь может быть использована и в обычных усилителях переменного тока с целью уменьшения числа элементов, простоты реализации в интегральном исполне­нии, стабильности смещения и т. д. Однако такая связь вносит в усили­тель ряд специфических особенностей, за­трудняющих как его выполнение, так и эк­сплуатацию. Хорошо передавая медленные изменения сигнала, непосредственная связь затрудняет установку нужного режима покоя для каждого каскада и обусловливает нестабильность их работы.

При разработке УПТ приходится решать две основные проблемы: согласование потенциальных уровней в соседних каскадах и уменьшение дрейфа (нестабильности) выходного уровня напряжения или тока.

Применение усилительных каскадов в УПТ ограничивается дрей­фом нуля. Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроиз­вольное отклонение напряжения или тока на выходе усилителя от начального значения. Этот эффект наблюдается и при отсутствии сигнала на входе. Поскольку дрейф нуля проявляется таким образом, как будто он вызван входным сигналом УПТ, то его невозможно отличить от истинного сигнала. Существует достаточно много физических причин, обусловлива­ющих наличие дрейфа нуля в УПТ. К ним относятся нестабиль­ности источников питания, температурная и временная нестабиль­ности параметров транзисторов и резисторов, низкочастотные шумы, помехи и наводки. Среди перечисленных причин наиболь­шую нестабильность вносят изменения температуры, вызывающие дрейф. Этот дрейф обусловлен теми же причинами, что и не­стабильность тока коллектора усилителя в режиме покоя изменениями Iкбо, Uбэ0 и β. Поскольку температурные изменения этих параметров имеют закономерный характер, то в некоторой степени могут быть скомпенсированы. Так, для уменьшения абсолютного дрейфа нуля УПТ необходимо умень­шать коэффициент нестабильности Sнс.

Абсолютным дрейфом нуля

, называется максимальное самопроизвольное отклонение выходного напряжения УПТ при замкнутом входе за определенный промежуток времени. Качество УПТ обычно оценивают по напряжению дрейфа нуля, приведен­ного ко входу усилителя:
=
. Приведенный ко входу усилителя дрейф нуля не зависит от коэффициента усиления по напряжению и эквивалентен ложному входному сигналу. Величина едр ограничивает минимальный входной сигнал, т. е. определяет чувствительность усилителя.

В усилителях переменного тока, естественно, тоже имеет место дрейф нуля, но так как их каскады отделены друг от друга разделительными элементами (например, конденсаторами), то этот низкочастотный дрейф не передается из предыдущего каскада в последующий и не усиливается им. Поэтому в таких усилителях дрейф нуля минимален и его обычно не учитывают. В УПТ для уменьшения дрейфа нуля, прежде всего, следует заботиться о его снижении в первом каскаде. Приведенный ко входу усилителя температурный дрейф снижа­ется при уменьшении номиналов резисторов, включенных в цепи базы и эмиттера. В УПТ резистор RЭ большого номинала может создать глубокую ООС по постоянному току, что повысит стабильность и одновременно уменьшит KU для рабочих сигналов постоянного тока. Поскольку здесь KU пропорционален Sнс, то величина едр оказывается независимой от Sнс. Минимального значения едр можно достичь за счет снижения величин Rэ, Rб и Rr. При этом для кремниевых УПТ можно получить

Кремниевые УПТ более пригодны для работы на повышенных температурах.

Следует подчеркнуть, что работа УПТ может быть удовлетво­рительной только при превышении минимальным входным сигна­лом величины Сдр. Поэтому основной задачей следует считать всемерное снижение дрейфа нуля усилителя.

С целью снижения дрейфа нуля в УПТ могут быть использова­ны следующие способы: применение глубоких ООС, использование термокомпенсирующих элементов, преобразование постоянного тока в переменный и усиление переменного тока с последующим выпрямлением, построение усилителя по балансной схеме и др.


3. Определение числа каскадов и выбор структурной схемы.

Для того чтобы получить коэффициент усиления 150, и согласовать выходное сопротивление источника сигнала, а также обеспечить температурную стабильность, достаточно использовать дифференциальный каскад, схему перехода и каскад на транзисторе с общим эмиттером.

Усилитель состоит из трёх каскадов, содержит источник сигнала, один источник питания и сопротивление нагрузки. Структурная схема устройства имеет вид, приведенный на рис.1.

рис. 1

Первый усилительный каскад представляет собой дифференциальный каскад. Выбор его обусловлен тем, что его входное сопротивление много больше, чем сопротивление источника сигнала, что позволяет без потерь передать сигнал от источника на вход следующего каскада усилителя. Также используется ГСТ, для повышения стабильности.

Далее для согласования дифференциального каскада с каскадом на ОЭ применяем схему перехода.

Для предотвращения перегрузки усилительных элементов при возрастании амплитуды сигнала обычно вводят регулировку усиления в одной из цепей усилителя. В данном УПТ применяем потенциометрическую регулировку в схеме на ОЭ.

Оконечный каскад представляет собой каскад по схеме с ОЭ, необходимый для получения на выходе УПТ заданного коэффициента усиления по напряжению, согласования с нагрузкой, а также для усиления тока.


4. Принцип расчета дифференциального каскада.

Для уменьшения дрейфа в УПТ применяют дифференциальную схему (рис. 2), называе­мую также дифференциальным усилителем (ДУ). ДУ обеспечи­вает высокое усиление дифференциального входного сигнала Uвх.д , приложенного между входами каскада, и практически не усиливает (при большом значении Rэ) синфазный сигнал, оди­наковый на обоих входах. Как известно, в ДУ для подавления синфазного сигнала Uвх.сф используется принцип уравновешенного моста. Резисторы Rк1=Rк2=Rк, и транзисторы Т1, Т2, параметры которых должны быть идентичными, образуют пле­чи моста. В одну диагональ моста включено напряжение питания Ек1+Ек2, с другой диагонали снимается выходное на­пряжение. В случае идеальной симметрии моста одинаковое и одновременное изменение токов и напряжений транзисторов не приводит к появлению выходного напряжения. На этом принципе основаны подавление Uвх.сф, компенсация влияния не­стабильности источника питания или температуры.

рис.2

Для дифференциального сигнала, подаваемого симметрично на вход ДУ (средняя точка генератора Uвх.сф заземлена), ДУ пред­ставляет собой два каскада ОЭ, объединенных общим эмиттерным резистором Rэ. Так как при приложении сигнала между входами токи транзисторов Т1 и Т2 меняются в проти­воположном направлении, через резистор Rэ протекает по­стоянный по значению ток

если

Следовательно, резистор Rэ, не влияет на усиление дифферен­циального сигнала.

Эквивалентная схема половины ДУ для случая усиления Uвх.д изображена на рис. 3. Здесь на вход подается половина усиливаемого сигнала, а с выхода снимается половина выход­ного напряжения. Из эквивалентной схемы можно получить ос­новные расчетные соотношения для ДУ. Коэффициент уси­ления дифференциального входного сигнала


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!