Расчёт предварительного усилителя

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Предварительный усилитель должен быть двухкаскадным, причём один из каскадов инвертирующий, а другой – неинвертирующий. Общее усиление распределяется поровну между первым и вторым каскадами.

(6.1)

Требуемый коэффициент предусилителя равен:

(6.2)

(6.3)

выбираем

Рис.6.1. Схема предусилителя.

Рассчитаем первый каскад предусилителя (неинвертирующий).

Выбираем ОУ DA2 КР140УД7 с параметрами[8]:

К_u=50000;

U_см=4мВ;

I_вх=200нА;

f₁=0,8МГц.

Резисторы определим из условия:

(6.4)

К₁=49

Выбираем: , тогда .

R13=R12.

Выбираем резисторы R11, R12, R13[1]:

R11: МЛТ-0,125-10 кОм 5%;

R12, R13: МЛТ-0,125-510 кОм 5%;

Входное напряжение ошибки:

(6.5)

Выходное напряжение ошибки:

(6.6)

Коэффициент передачи цепи ОС:

(6.7)

На постоянном токе глубина ОС:

(6.8)

Реальное усиление замкнутого усилителя не менее:

(6.9) Погрешность не превышает величины:

(6.10)

Рассчитаем конденсатор С1:

(6.11)

С1: К71-7-20В-0,020мкФ±10%.[1]

Рассчитаем аналогично второй каскад предусилителя (инвертирующий):

Выбираем ОУ DA3 КР140УД7 с параметрами[8]:

К_u=50000;

U_см=4мВ;

I_вх=200нА;

f₁=0,8МГц.

Резисторы определим из условия:

(6.12)

К₂=48

Выбираем: , тогда

Выбираем резисторы R14, R15[1]:

R14: МЛТ-0,125-10 кОм 5%;

R15: МЛТ-0,125-510 кОм 5%;

Входное напряжение ошибки:

(6.13)

Выходное напряжение ошибки:

(6.14)

Так как U_ОВЫХ2 велико, то применяем разделительный конденсатор С2:

(6.15)

С2: К71-7-20В-1мкФ±10%.[1]

Построим ЛАЧХ каскадов и усилителя в целом:

Рис.6.2. ЛАЧХ каскадов и усилителя в целом.

Проектирование блока питания

Расчёт и выбор стабилизаторов

Блок питания в общем случае содержит 4 канала: источники и для питания выходного каскада и источники и питания ОУ. Стабилизаторы рассчитываются на выходное напряжение и ток. При проектировании стабилизаторов необходимо определить средний ток потребления Iп и максимальный ток Iпмакс по каждому каналу путем суммирования токов всех нагрузок данного канала – Iнm, Iо, Iп_оу и др. Стабилизаторы могут быть выполнены на интегральных микросхемах.

Для питания каналов E⁺ и E^- выбираем интегральный стабилизатор DA4 и DA5 [8]: КР1180ЕН9.

Рис. 7.1. Схема включения интегрального стабилизатора КР1180ЕН9.

Параметры выбранного интегрального стабилизатора:

U_вых=9±0,18 В,

U_мин=2,5 В,

I_п≤8мА,

U_вх≤35 В,

I_вых=1,5 А.

Т.к. I_вых=1,5 А, а I_нm=2.45 А, то используем схему с повышенным входным током (транзистор VT10 (p-n-p) для канала E⁺ и VT11 (n-p-n) для канала E^-).

Входное (выпрямленное) напряжение стабилизатора выбирают из условия:

U_в1 = U_вх1 = (U_вых1+U_мин+U_бэ) ×(1+ К_н+К_п) =(9+2,5+1)∙(1+0.1+0.1)=15В (7.1)

Транзисторы VT10 и VT11 выбираем по следующим предельно-допустимым параметрам:

(7.2)

(7.3)

(7.4)

Выбираем комплементарную пару n-p-n и p-n-p транзисторов [5], имеющих близкие параметры:

VT10: КТ818А (p-n-p);

VT11: КТ819А (n-p-n).

Параметры выбранных транзисторов:

Рассчитаем площадь теплоотвода для транзистора VT10.

Общее тепловое сопротивление:

, (7.5)

(7.6)

. (7.7)

Так как параметры VT10 и VT11 одинаковые, то площадь теплоотвода транзистора VT11 равна 61.365 см².

Суммарная площадь теплоотводов для двух транзисторов:

(7.8)

Резистор R16 выбирается из условия:

(7.9)

где Iпст- ток потребления стабилизатора DA1.

Выбираем резисторы R16 и R17[1]:

R16,R17: МЛТ-0,25-20Ом±1%

Выбираем конденсаторы С5 - С8 [1]:

С5,С6: К53-14-16 В – 0,33 мкФ 10%;

C7,С8: К53-14-10 В – 1 мкФ 10%.

Для питания каналов U⁺ и U^- выбираем интегральный стабилизатор DA6 и DA7 [8]: КР1180ЕН15.

Рис. 7.2. Схема включения интегрального стабилизатора КР1180ЕН15.

Параметры выбранного интегрального стабилизатора:

U_вых=15±0.3 В,

U_мин=2,5 В,

I_п≤8мА,

U_вх≤35 В,

I_вых=1,5 А.

Входное (выпрямленное) напряжение стабилизатора выбирают из условия:

U_в2 = U_вх2 = (U_вых2+U_мин) ×(1+ К_н +К_п)=(15+2.5)∙(1+0.1+0.1)=21В (7.10)

Выбираем конденсаторы С11- С14 [1]:

С11,С12: К53 - 14 - 30 В - 0.33 мкФ 10%;

C13,С14: К53 - 14 - 16 В - 1 мкФ 10%.

Расчёт и выбор выпрямителя и схемы фильтра для питания ОУ и выходных каскадов.

Выберем выпрямитель со средней точкой (Рис.7.3.).

Рис. 7.3. Схема выпрямителя со средней точкой.

Рассчитаем действующее значение напряжения и ток вторичной обмотки трансформатора предназначенного для питания каналов E⁺ и E^- :

(7.11)

(7.12)

Uпр = 1 В

Требования к диодам:

(7.13)

(7.14)

Выбираем диоды VD1-VD4 [3]: КД204В .

Параметры выбранных диодов:

I_пр.ср.=1 А,

U_обр._max=50 В.

Рассчитаем емкость конденсаторов С3 и С4.

Так как конденсаторы симметричны, то их емкости одинаковы.

, (7.7)

где tр – время разряда конденсаторов (t_р=7мс).

Выбираем С3 и С4 [1]: К 71 – 7-25В- 2000мкФ ± 5%

Рассчитаем действующее значение напряжения и ток вторичной обмотки трансформатора предназначенного для питания каналов U⁺ и U^- :

(7.15)

(7.16)

Uпр = 1 В

Требования к диодам:

(7.17)

(7.18)

Выбираем диоды VD5-VD8 [3]: Д2Г .

Параметры выбранных диодов:

I_пр.ср.=16 мА,

U_обр._max=50 В.

Рассчитаем емкость конденсаторов С9 и С10.

Так как конденсаторы симметричны, то их емкости одинаковы.

, (7.19)

Выбираем С9 и С10 [1]: K52-1Б – 25 В – 33 мкФ±10%

Выбор трансформатора

В соответствии с формулами (7.4, 7.5, 7.16, 7.17) выбираем трансформатор [1]: ТПП304 – 127/220 -50.

Рис. 7.4. Трансформатор ТПП304 – 127/220 -50.

Параметры выбранного трансформатора:

- номинальная мощность: 135 В∙А,

- ток первичной обмотки: 1,4/0,79 А,

- ток вторичной обмотки: 3,86 А,

- напряжения вторичных обмоток:

U_11-12=4,92В;

U_17-18=4,92В;

U_13-14=10В;

U_19-20=10В;

U_15-16=2,45В;

U_21-22=2,45В.

Заключение

В данной курсовой работе был спроектирован двухтактный усилитель мощности класса АВ с общей отрицательной обратной связью.

Усилитель имеет две ступени усиления: по напряжению (предварительный усилитель), и по напряжению и току (усилитель мощности). Обе ступени содержат операционные усилители и имеют корректирующие усиление обратные связи.

Спроектированный усилитель может применяться в качестве усилителя мощности звуковой частоты в диапазоне 18 Гц – 9 кГц работающий на акустическую систему с сопротивлением Rн = 2.45 Ом. Коэффициент полезного действия данного усилителя мощности равен 55%. Максимальная мощность на нагрузке равна 10 Вт. Усилитель питается от сетевого напряжения 220 В (50 Гц).

Параметры используемых в усилителе и источнике питания элементов взяты из справочной литературы и полностью соответствуют ГОСТу.

Список литературы

1. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник/ Н. Н. Амиков и др. Мн.: Беларусь, 1994.

2. Остапенко Г. С. Усилительные устройства: Учебн. пособие для вузов. – М: Радио и связь, 1989.

3. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник/ А. В. Баюков и др. – М.: Энергоиздат, 1982. 744 с.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник/ К. М. Брежнев и др. под ред. Б. Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981.

5. Галкин В. И., Прохоренко В. А. Полупроводниковые приборы: (диоды и транзисторы). – Мн.: Беларусь, 1979.

6. Ю. А. Козусев. Практическое пособие к лабораторным занятиям по теме «Исследование усилителей мощности» курса «Электронные цепи непрерывного действия» для студентов специальности Т.07.02. Гомель. ГПИ. 1997. №3147.

7. Ю. А. Козусев. Практическое пособие к лабораторным занятиям по теме «Исследование усилителей мощности» курса «Электронные цепи непрерывного действия», часть 1, для студентов специальности Т.07.02. Гомель. ГПИ. 1990. №1831.

8. А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко. Аналоговые интегральные схемы: Справочник. – Минск «Беларусь», 1993.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1361; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!