Реферат Расчет усилителя низкой частоты 4
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Загальні поняття
У сучасній техніці широко використовується принцип управління енергією, що дозволяє за допомогою витрати невеликої кількості енергії управляти енергією, але у багато разів більшою. Форма як керованою, так і такою, що управляє енергії може бути будь-якою: механічною, електричною, світловою, тепловою і т.д.
Окремий випадок управління енергією, при якому процес управління є плавним і однозначним та керована потужність перевищуєщо управляє, носить назву посилення потужності або просто посилення; пристрій, що здійснює таке управління, називають підсилювачем.
Дуже широке застосування в сучасній техніці мають підсилювачі, у яких енергія, що як управляє, так і керує, є електричною енергією. Такі підсилювачі називають підсилювачами електричних сигналів.
Джерело електричної енергії, що управляє, від якого підсилювані електричні коливання поступають на підсилювач, називають джерелом сигналу, а ланцюг підсилювача, в якому ці коливання вводяться, - вхідним ланцюгом або входом підсилювача. Джерело, від якого підсилювач отримує енергію, що перетворюється в посилені електричні коливання, назвемо основним джерелом живлення. Окрім нього, підсилювач може мати та інші джерела живлення, енергія яких не перетвориться в електричні коливання. Пристрій, що є споживачем посилених електричних коливань, називають навантаженням підсилювача або просто навантаженням; ланцюг підсилювача, до якого підключається навантаження, називають вихідним ланцюгом або виходом підсилювача.
Підсилювачі електричних сигналів (далі просто підсилювачі) застосовуються
у багатьох областях сучасної науки і техніки. Особливо широке застосування підсилювачі мають в радіозв'язку і радіомовленні, радіолокації, радіонавігації радіопеленгації, телебаченні, звуковому кіно, дротяній телекомунікації техніці радіовимірів, де вони є основою побудови всієї апаратури.
Окрім вказаних областей техніки, підсилювачі широко застосовуються в телемеханіці, автоматиці, рахунковий-вирішальних і обчислювальних пристроях, в апаратурі ядерної фізики, хімічного аналізу, геофізичної розвідки точного часу, медичною, музичною і в багатьох інших приладах.
Типи підсилювачів
Підсилювачі діляться на ряд типів за різними ознаками. По роду підсилюваних електричних сигналів підсилювачі можна розділити на дві групи:
– підсилювачі гармонійних сигналів, призначені для посилення періодичних сигналів різної величини і форми, гармонійні складові яких змінюються багато повільніше за тривалість процесів, що встановлюються, в ланцюгах підсилювача.
– підсилювачі імпульсних сигналів, призначені для посилення неперіодичних сигналів, наприклад неперіодичній послідовності електричних імпульсів різної величини і форми.
По ширині смуги і абсолютним значенням підсилюваних частот підсилювачі
діляться на ряд наступних типів:
– підсилювачі постійного струму або підсилювачі поволі змінних напруги і струмів, що підсилюють електричні коливання будь-якої частоти в межах від нижчої нульової робочої частоти до вищої робочої частоти.
– підсилювачі змінного струму, що підсилюють коливання частоти від нижчої межі до вищої, але нездібні підсилювати постійну складову сигналу.
– підсилювачі високої частоти (УВЧ), призначені для посилення електричних коливань несучої частоти, що наприклад приймаються приймальнею антеною радіоприймального пристрою.
– підсилювачі низької частоти (УНЧ), призначені для посилення гармонійних складових не перетвореного передаваного або повідомлення, що приймається.
Підсилювачі низької частоти характеризуються великим відношенням вищої робочої частоти до нижчої, лежачим в межах 10 - 500 для підсилювачів звукових частот і що перевищує 105 для деяких типів відео підсилювачів. Підсилювачі з вищою робочою частотою близько сотень кілогерц і вище що одночасно мають велике відношення вищої робочої частоти до нижчої зазвичай називаються широкосмуговими підсилювачами.
Избирательные усилители усиливают электрические сигналы в очень узкой полосе частот. Виборчі підсилювачі підсилюють електричні сигнали в дуже вузькою смузі частот.
З трьох типів транзисторних каскадів для посилення напруги придатні два: каскад із загальною базою і каскад із загальним емітером. Каскад із загальним
колектором може бути застосований в багатокаскадних системах, протее безпосереднього посилення напруги такий каскад не дає і виконує допоміжну роль.
Для посилення напруги звукових частот найбільш придатний каскад з загальним емітером, оскільки він має вище вхідне і нижче вихідне опори в порівнянні з каскадом із загальною базою.
Зміст
1. Технічне завдання
2. Вибір і опис схеми
3. Попередній розрахунок параметрів і вибір елементів схеми
4. Остаточний розрахунок
5. Опис реалізації в EWB
6. Проведення дослідів
6.1 Отримати осцилограму вихідного сигналу
6.2 Зняти АЧХ підсилювача
7. Висновки
1.Технічне завдання
Завдання №5
Варіант №2
Проектування і дослідження попереднього підсилювача
Вихідні дані для проектування:
Umвх=0.1 В
Umвих = 4 В
Δf= 100 - 12500 Гц
Ru = 300 Ом
Rн= 2000 Ом
Mн=2 дБ
Mв=1.5 дБ
Fв = 10000 Гц
2. Вибір і опис схеми
Відповідно до вихідних даних, а саме заданого діапазону частот Δf:=80-12500Гц, проектується попередній підсилювач низької частоти (УНЧ). Найбільш поширеною схемою попереднього підсилювання сигналів низької частоти є схема транзисторного підсилювача зі спільним емітером, яка має достатньо високі вхідний та вихідний опори, що дозволяє не використовувати спеціальні погоджувальні пристрої.
Рис. 2.1. Схема попереднього підсилювального каскаду з загальним емітером
3. Попередній розрахунок
Тип транзистора для каскаду попереднього підсилення сигналу вибираємо за величиною максимально допустимої потужності, яка розсіюється на колекторі вихідного транзистора, РКmax≥ РК; та за граничною частотою транзистора, яка повинна перевищувати верхню граничну частоту підсилювального діапазону частот, fв=12500 Гц.
Для вибору типу транзистора розрахуємо потужність РК , припускаючи, що Rh=Rk, та визначимо вимоги, яким повинен відповідати транзистор VT:
Ikmax:=
Напруга джерела живлення з врахуванням втрат (η≈0,5) повинна забезпечити:
Ukemax > 2 Umвих = 8В - при роботі в режимі А.
Напругу джерела живлення кола колектора приймаємо рівною Ек=20В.
Pk =
Гранична частота передачі транзистора
Відповідно до визначених вимог в результаті попереднього розрахунку вибираємо транзистор КТ315Е:
Ukemax := 35 В;
Ikmax:= 100мА;
PКmax:=0.15 Вт;
h2le:=50...350;
Fгр:=250*106 Гц;
IКБО=1/10мкА;
IЭБО=30/5мкА;
UК=10В;
IК=1мА;
h11б=40 Ом;
h22б=0,3 мкОм;
СК=7пФ;
τк=1000nс.
4. Остаточний розрахунок
Визначаємо величину струму спокою в колі колектора:
Визначаємо опір в колі колектора R3:
Потужність, що розсіюється резисторі RК, складає:
Визначаємо опір термостабілізації в колі емітера R4:
Потужність, що розсіюється резисторі RЭ, складає:
З урахуванням потужності розсіювання вибираємо тип резисторів RК, RЭ: МЛТ-0,125.
Визначаємо ємність конденсатора СЭ:
Вибираємо конденсатор С3 типу К50-6 –електролітичні конденсатори, які найчастіше використовуються у транзисторних УНЧ.
Визначаємо елементи дільника напруги в колі бази R1 та R2.
Приймаємо падіння напруги на резисторі RФ фільтра рівним:
Знаходимо напругу, яка підводиться до дільника:
Вибираємо струм в колі дільника з умови:
Визначаємо R1 та R2 за формулами:
Потужність, що розсіюється резисторі R1, складає:
Потужність, що розсіюється резисторі R2, складає:
З врахуванням потужності розсіювання вибираємо тип резисторів R1, R2: МЛТ-0,125.
Розраховуємо елементи розв‘язуючого фільтра:
Знаходимо амплітудне значення струму на вході каскаду:
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскада по напрузі на середніх частотах:
в децибелах :
Ємність розділового конденсатора С2, що зв‘язує даний каскад з наступним, знаходимо за формулою:
6. Проведення дослідів
Отже, промоделюємо схему:
6.1
Отримуємо осцилограму вихідного сигналу:
6.2
Знімаємо АЧХ підсилювача
Логарифмічні амплітудно- та фазочастотна характеристики:
Так як однокаскадний підсилювач не може реалізувати коефіцієнт підсилення 40, що видно з отриманої осцилограми, то проводимо експериментальне дослідження в ході якого визначаємо оптимальні величини параметрів каскаду, що майже задовольняють умовам завдання. Нова схема і осцилограма майже задовольняє умову завдання, але помітне мале спотворення вихідного сигналу.
7.
В
исновки
Виходячи з вихідних даних для проектування і моделювання в даній роботі було зроблено математичне проектування схеми попереднього підсилювача і його моделювання в Electronic WorkBench 5.12. Даний програмний продукт дозволив повною мірою дослідити властивості спроектованої схеми і закріпити теоретичні знання.
