Расчет усилителя звуковой частоты (стр. 2 из 4)
Выше была описана внутренняя компенсация напряжения смещения нуля на операционном усилителе.
В данном задании необходимо предусмотреть внешнюю коррекцию нуля.
Так как используется только один вход усилителя (инвертирующий), то к другому входу приложим постоянное напряжение 15 В и тем самым скомпенсируем напряжение смещения нуля.
К выводу 3 микросхемы К154УД1 подключим потенциометр RP1 = 100 кОм и для удобства установки малых напряжений дополнительно поставим делитель напряжения, состоящий из R2 = 300 кОм, R3 = 1.8 кОм, R4 = 150 Ом.R2 R3
RP1
R4
Рис. 3.2 Схема коррекции напряжения смещения
4. ЗАЩИТА ВЫХОДНОГО КАСКАДА
Для защиты по току выходного каскада в режиме короткого замыкания воспользуемся схемой, приведенной на рисунке 4.1.
Еп 
VT 1  |
VT 3  |
Rогр.  |
Rн  |  |
Рис. 4.1 Схема защиты выходного каскада. VT 1― транзистор
выходного каскада, VT 3 ― защитный транзистор,
Rогр ― сопротивление ограничения, Rн ― сопротивление
нагрузки
В схеме защиты выходного каскада используем транзисторы
VT 3 ― n-p-n проводимость ― КТ315А
VT 4 ― p-n-p проводимость ― КТ361А
Параметры транзисторов приведены в приложении А.
Величина сопротивления ограничения находится по формуле
Rогр = Uбэ/Iогр, где
Uбэ ― напряжение база-эммитер, для кремниевых транзисторов
равное 0.6 В
Iогр ― ток ограничения
Rогр = 0.6/0.114 = 5.3 Ом
5. ВЫБОР СОПРОТИВЛЕНИЙ
Сопротивление обратной связи должно удовлетворять условию
R6 £ Uвых max*0.01/I ОУ вх, где
I ОУ вх ― входной ток операционного усилителя
I ОУ вх = I1 = 40 нА
R6 = 8.49*0.01/40*10 = 2.12 МОм
Сопротивление обратной связи R6 не должно превышать предельного значения 2.12 МОм. Из ряда Е2 сопротивлений выбираем сопротивление R6 = 180 кОм с точностью ± 5 %.
Учитывая коэффициент усиления схемы К = 90, найдем сопротивление R1
К = R6/R1
Отсюда, R1 = R6/К
R1 = 180*10³/90 = 2*10³
Выбираем сопротивлене R1= 2 кОм.
Для точного усиления (К = 90) поставим в цепи обратной связи регулируемый резистор R5 = 10 кОм, с помощью которого будем
устранять отклонения от номиналов сопротивлений R1 и R6.
В качестве межкаскадной связи поставим, учитывая паспортные данные микросхемы К154УД1, сопротивление R7 = 2 кОм.
В схеме защиты выходного каскада поставим сопротивления
ограничения R8 = R9 = 5.6 Ом.
Нагрузкой усилителя является сопротивление R10 = 90 Ом.
6. ПОГРЕШНОСТИ ВЫПОЛНЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ
В зависимости от выполняемых функций требования предъявляемые к операционным усилителям различны но в любых случаях важно уменьшать погрешность выполненной операции и увеличивать быстродействие упрощать схемы операционных усилителей и повышать их надежность.
Рассчитаем следующие погрешности:
6.1 Приведенная погрешность линейности
dл = 2Uбэ/bКD Uвых max, где
Uбэ ¾ напряжение база-эммитер равное 0.6 В
КD ¾ коэффициент усиления операционного усилителя К154УД1
КD=150*10³
b ¾ коэффициент обратной связи
b=1/К где
К ¾ коэффициент усиления схемы К=90
b=1/90=0.011
dл = 2*0.6/0.011*150*10³*8.49=0.0000856=0.0856*10ˉ³=0.00856%
6.2 Приведенная погрешность в схеме смещения
dсм = Uсм*К/Uвых max, где
Uсм ¾ напряжение смещения нуля Uсм =5 мВ
dсм = 5*10ˉ³*90/8.49 = 0.053 = 53*10ˉ³=5.3%
6.3 Приведенная погрешность в цепи входного тока
di =iвх*Rос/ Uвых max, где
iвх ¾ входной ток микросхемы К154УД1 , I1 = 40 нА
Rос ¾ сопротивление обратной связи, Rос = R6 = 180 кОм
di = 40*10ˉ9 *180*10³ /8.49 = 0.848*10ˉ³=0.0848%
6.4 Приведенная погрешность, вызванная синфазной
составляющей
dс = 1/Ко.с.с., где
Ко.с.с. ¾ коэффициент ослабления синфазных входных сигналов
Ко.с.с. = Ксф = 80 дБ = 10000
dс = 1/10000 = 0.0001 = 0.1*10ˉ³=0.01%
6.5 Приведенная погрешность за счет коэффициента усиления
dк = К/КD
dк = 90/150*10³ = 0.6*10ˉ³=0.06%
6.6 Максимально возможная погрешность усилителя
dус = dл + dсм + di + dс + dк
dус = 0.0856*10ˉ³ + 53*10ˉ³ + 0.848*10ˉ³ + 0.1*10ˉ³ + 0.6*10ˉ³ =
= 54.6336*10ˉ³
dус » 5.46 %
С учетом схемы коррекции напряжения смещения
dус = dл + di + dс + dк
dус = 0.00856% + 0.0848% + 0.01% + 0.06% = 0.16336%
ВЫВОДЫ
В данной курсовой работе рассчитаны количество каскадов в схеме усилителя, активных и пассивных элементов, параметры элементов, тип выходного каскада , предусмотрена защита выходного каскада и внешней коррекции напряжения смещения нуля усилителя.
Двухтактный усилитель мощности состоит из двух симметричных плеч. Транзисторы подобраны с максимально близкими характеристиками, работают в одинаковом режиме.
Коэффициент усиления напряжения равный 90.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов/ В.Г.
Герасимов, О.М. Князьков, А.Е. Краснопольский, В.В. Сухоруков;
под ред. В.Г. Герасимова. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Высш.
Школа,1978
2. Лавриненко В.Ю Справочник по полупроводниковым приборам.
9-е изд., перераб. К.: Техника ,1980
3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное
руководство. Пер. с нем.- М.: 1982
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Параметры транзисторов КТ814Б, КТ 815Б
 | |  | | | | | | | | | |
Iкбо Iэбо Uк Iк h21э fгр Cn Uкбmax Uкэmax Uэбmax Iкmax Iбmax