• принципиальную схему усилителя с перечнем элементов согласно ЕСКД;
• заключение.
При написании текста пояснительной записки следует соблюдать размеры полей: левое — 30 мм; правое — I5 мм; верхнее — 15 мм; нижнее — 20 мм.
Текст, содержащий описание эскизного расчета и электрического расчета разбивается на разделы. Каждый раздел начинается с новой страницы и обозначается арабской цифрой. Раздел должен быть разбит на подразделы и, при необходимости, пункты, имеющие название и обозначаемые арабскими цифрами. Наименование разделов и подразделов должно быть отражено в содержании.
Иллюстрации располагаются в тексте после ссылки на них и номеруются.
При аналитических расчетах следует привести полную расчетную формулу, а затем выполнить полный цифровой расчет. Полученные величины сопротивлений и емкостей выбираются согласно рядам преимущественных значений Е6 – Е24.
Графики статических и динамических вольт-амперных характеристик транзисторов, используемые для расчетов, выполняются на миллиметровой (линованной) бумаге формата А4.
Графическая часть работы включает схему электрическую принципиальную с перечнем элементов. Чертеж схемы и спецификация (перечень элементов) выполняются в карандаше на чертежной бумаге формата А (3–4) в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД. Возможно и пользование графических редакторов ЭВМ.
5. Рекомендации по выполнению расчетно-графической работы и написанию пояснительной записки
Содержание.
В содержании приводится перечень разделов и подразделов пояснительной записки с указанием страниц, на которых размещается начало материалов, имеющих название.
Введение.
Во введении следует охарактеризовать особенности многокаскадного усилителя низкой частоты, а также проблемы, возникающие при разработке усилителя с заданными параметрами, и возможные пути их решения.
Выбор и обоснование структурной схемы многокаскадного усилителя.
Любой усилитель в общем случае может быть представлен структурной схемой, изображенной на Рис. 5.1., которая содержит три узла: входной усилитель, основной усилитель, усилитель мощности.
Рис. 5.1. Структурная схема многокаскадного усилителя
Входной усилитель. Имеет невысокий коэффициент усиления по напряжению, вводится в схему для согласования входной цепи усилителя с источником сигнала. В качестве входных усилителей каскадов обычно используют повторители напряжения на биполярных (Рис. 5.2), полевых (Рис. 5.3) транзисторных и операционных усилителях (Рис. 5.4).
Рис. 5.2. Эмиттерный повторитель Рис. 5.3. Истоковый повторитель
Рис. 5.4. Повторитель на операционном усилителе
Расчет коэффициента усиления, входного сопротивления повторителя напряжения на операционном усилителе можно выполнить с использованием формул (5.2 – 5.7).
Повторители на дискретных компонентах имеет смысл использовать в тех случаях, когда ОУ не обеспечивает необходимый частотный диапазон или необходимое выходное напряжение.
Основной усилитель, как правило, обеспечивает необходимое усиление входного сигнала по напряжению, т. к. коэффициенты усиления входного усилителя и усилителя мощности малы.
Количество усилительных секций определяется напряжением на входе и требуемым напряжением на выходе усилителя мощности. При распределении коэффициентов усиления секций основного усилителя и для повышения его стабильности не следует выбирать коэффициенты усиления отдельных секций более 100. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя определяется согласно:
(5.1)
Усилительные секции наиболее удобно выполнить на аналоговых интегральных микросхемах, в том числе, операционных усилителях. Применение операционных усилителей позволяет с использованием типовых схем получить высокие технические показатели. При этом для питания схем может использоваться двухполярный источник, что упрощает схему питания всего усилителя, а так же исчезает необходимость применения разделительных конденсаторов.
Примеры усилительных секций, собранных на ОУ, представлены на Рис. 5.5., 5.6.
Рис. 5.5. Инвертирующий Рис. 5.6. Неинвертирующий
усилитель усилитель
Инвертирующий усилитель (Рис. 5.5) использует параллельную обратную связь по инвертирующему входу. При этом основные параметры усилителя определяются следующими соотношениями:
1. 
, (5.2)
где 
– коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи,
– сомножитель учитывающий конечную величину коэффициента усиления операционного усилителя k0.
2.
(5.3)
3. 
, где 
>>1 (5.4)
Неивертирующий усилитель (Рис. 5.6.), использующий последовательную отрицательную обратную связь, но по напряжению. Основные параметры усилителя определяются соотношениями:
1. 
, (5.5)
где – коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи,
– сомножитель учитывающий конечную величину коэффициента усиления операционного усилителя k0.
2. 
(5.6)
3. 
, где >>1 (5.7)
Если невозможно использовать усилительные секции с применением операционных усилителей из-за ограниченного частотного диапазона ОУ, то секции собираются на дискретных компонентах (транзисторах) по схемам двух или трехфазных усилителей с RC – связями. Эти узлы довольно подробно описаны в литературе [1–3].
Усилитель мощности. Предназначен для получения заданной мощности в нагрузке. Усилители мощности выполняются обычно двухтактным схемам, обеспечивающим возможность работы транзисторов в режиме В или близком к нему АВ с высоким коэффициентом полезного действия.
В настоящее время наибольшие распространение получили бестрансформаторные усилители мощности. Эти усилители проще трансформаторных в конструктивном исполнении, снижается масса и габариты. В них отсутствуют частотные и нелинейные искажения, обусловленные работой трансформатора.
В каскадах, в которых использованы транзисторы с разным типом электропроводности (комплементарные транзисторы) можно не использовать разделительную емкость в цепи нагрузки. Типовая схема приведена на Рис. 5.7.
Рис. 5.7. Схема двухтактного усилителя мощности
Для опредрасчета схемы необходимо знать характеристики транзисторов и задаться значением тока коллектора покоя Iko транзисторов VT1 и VT2. Ток покоя для бестрансформаторных каскадов в режиме В обычно берут порядка
Iко = (0,04÷0,07)Ik. max., где 
. (5.8)
Этому току покоя Iko соответствует определенный ток покоя базы Iб0 и напряжение покоя Uбэ0. Ток делителя, протекающего через резисторы 
– 
, Iд выбирают в 5÷10 раз больше базовых токов покоя транзисторов. Это обеспечивает малое изменение потенциалов баз при температурных изменениях. По выбранному току делителя определяют сопротивления.
(5.9)
Так как R2 мало (несколько сотен Ом), то можно считать, что базы транзисторов по переменному току соединены непосредственно между собой. Для уменьшения сопротивления R2 по переменному току оно может быть шунтировано конденсатором. Однако чаще всего вместо него включают полупроводниковый диод или несколько последовательно соединенных диодов, обеспечивающих требуемое падение напряжения при заданном токе делителя и в то же время имеющих малое дифференциальное сопротивление. Количество диодов определяют с помощью их вольт-амперных характеристик. С изменением температуры падение напряжения на диодах изменяется так же, как потенциал UБЭ0, то температурные изменения тока коллектора существенно уменьшаются, а температурная стабильность каскада увеличивается.
При подаче входного сигнала на базы обоих транзисторов один из транзисторов в зависимости от фазы сигнала закрывается, а открытый транзистор работает как усилительный каскад, собранный по схеме с ОК, т. е. как обычный эмиттерный повторитель. Следовательно, выходной сигнал на сопротивлении Rн практически равен входному. Во время другого полупериода открытый и закрытый транзисторы меняются местами. Анализ и расчет каждого плеча практически не отличаются от анализа и расчета эмиттерного повторителя. Поэтому выражения, полученные для каскада с ОК, справедливы для каждого плеча во время его работы. Для получения одинакового входного сопротивления в разные полупериоды и одинакового усиления по мощности транзисторы выходного каскада рекомендуется подбирать идентичными, комплементарными.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
Основные порталы (построено редакторами)