Розробка структурної схеми пристрою

Тернопільський національний економічний університет

Факультет комп’ютерних інформаційних технологій

 

Кафедра комп’ютерної інженерії

 

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

«Розробка підсилювача низької частоти»

 

Дата готовності роботи ______________ 2012

Студента гр. КСМзкп-31 Присяжний Денис Володимирович

Підпис ()

Керівник роботи Трембач Ростислав Богданович

Підпис ()

 

Захищена “____”___________________________2012 р.

з оцінкою_________

 

Члени комісії:___________________________________________(_________)

прізвище, ім’я, по-батькові підпис

___________________________________________(_______)

прізвище, ім’я, по-батькові підпис

___________________________________________(_______)

прізвище, ім’я, по-батькові підпис

 

Тернопіль 2012

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Тернопільський національний економічний університет

Факультет комп’ютерних інформаційних технологій

Кафедра комп’ютерної інженерії

 

 

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

 

 

Група КСМзкп -31 курс третій

Студента Присяжного Дениса Володимировича

 

 

Тема курсової роботи:

«Розробка підсилювача низької частоти»

Зміст курсової роботи

 

1. Розробка структурної схеми пристрою та обґрунтування прийнятих рішень

2. Розробка принципової схеми пристрою

3. Розрахунок основних параметрів та характеристик

4. Моделювання пристрою

Дата видачі завдання “ ” 2011 р.

Термін представлення роботи на кафедру “ ” 2012 р.

Керівник курсової роботи Трембач Ростислав Богданович (П.І.П)

 

АНОТАЦІЯ

У даній курсовій роботі розроблений підсилювач низької частоти ПНЧ призначені для підсилення безперервних періодичних сигналів, частотний спектр яких знаходиться у межах від десятків герц до десятків кілогерц. Сучасні ПНЧ будуються переважно на біполярних та польових транзисторах у дискретному або інтегральному виконанні.

Функція ПНЧ полягає в отриманні на заданій величині опору наванта­жувального пристрою сигналу потрібної потужності від джерела, у якості якого може бути мікрофон, звукознімач, фотоелемент, індукційний датчик та ін. Навантаженням може бути гучномовець, вимірювальний прилад (вольтметр, осцилограф), наступний каскад підсилення та ін.

При побудові сучасних ПНЧ використовується велика кількість схем та схемотехнічних прийомів. Серед них можна виділити найтиповіші.

Схема одного з найрозповсюдженіших каскадів попереднього підси­лення - каскаду підсилення з СЕ. Такий каскад, порівняно з каскадами з СБ та СК, має найбільший коефіцієнт підсилення за потужністю.

Вихідні каскади ПНЧ будуються за одно- або двотактною схемами, з трансформаторним зв'язком або безтрансформаторні.

У трансформаторних каскадах навантаження підмикається через трансформатор, що забезпечує узгодження вихідного опору каскаду з опором навантаження. Також трансформатором забезпечується узгодження перед кінцевого каскаду, що зазвичай працює у режимі класу А, з вихідним каскадом, який працює у режимі класу В або АВ.

Останнім часом, в основному (особливо у інтегральному виконанні), застосовують безтрансформаторні підсилювачі.

Зміст

Вступ 5

1 Постановка задачі 6

2 Розробка структурної схеми пристрою 8

2.1 Обґрунтування вибору схеми вихідного каскаду 8

2.2 Обґрунтування вибору схеми вхідного каскаду 10

2.3 Розрахунок блока живлення 17

3 Моделювання пристрою 23

Висновки 25

Перелік посилань на джерела 25

Додатки 26

 

Вступ

Підсилювачі звукової частоти призначені для посилення безперервних періодичних сигналів, частотний спектр яких лежить у межах від десятків герц до десятків кілогерц. Сучасні ПНЧ виконуються переважно на біполярних і польових транзисторах у дискретному або інтегральному виконанні. Призначенням ПНЧ є одержання на заданому опорі кінцевого навантажувального пристрою необхідної потужності посилюваного сигналу.

Як джерело вхідного сигналу ПНЧ можуть використовуватися такі пристрої як мікрофон, фотоелемент, термопара, детектор і т.д. Типи навантажень також досить різноманітні. Ними можуть бути гучномовець, вимірювальний прилад, записуюча головка магнітофона, наступний підсилювач, осцилограф, реле й т.д. Більшість із перерахованих вище джерел вхідного сигналу розвивають дуже низьку напругу. Подавати її безпосередньо на каскад посилення потужності не має змісту, тому що при такій слабкій керуючій напрузі неможливо одержати значні зміни вихідного струму, а отже, і вихідної потужності. Тому до складу структурної схеми підсилювача, крім вихідного каскаду, що віддає необхідну потужність корисного сигналу в навантаження, як правило, входять попередні каскади підсилення. Основними технічними показниками ПНЧ є: коефіцієнти підсилення (по напрузі, струму й потужності), вхідний і вихідний опори, вихідна потужність, коефіцієнт корисної дії, номінальна вхідна напруга (чутливість), діапазон посилюваних частот, динамічний діапазон амплітуд і рівень власних шумів, а також показники, що характеризують нелінійні, частотні й фазові спотворення посилюваного сигналу.

 

 

Постановка задачі

Розрахунок будь-якого складного електронного пристрою (ЕП) зводиться до послідовного розрахунку функціональних елементів. Розрахунок ЕП, що складається з ряду послідовно з'єднаних функціональних елементів, починають із боку його виходу, з кінця. Вихідний функціональний елемент - єдиний в ЕП, для розрахунку якого в технічному завданні сформульовані достатні вимоги. Розрахунок ЕП часто має ітераційний характер. Після виконання ряду розрахункових операцій виникає необхідність повторити попередні операції для поліпшення структури або режимів усього ЕП або його функціональних частин. Наприклад, розрахунок може показати необхідність введення додаткових зворотних зв'язків, що потребує повторення деякої частини розрахунків.

Детальному розрахунку функціональних елементів повинні передувати орієнтовний розрахунок значень вихідних параметрів тих функціональних елементів, які визначають значення вихідних параметрів усього ЕП. Це дозволяє досить швидко оцінити практичну можливість їхньої реалізації. Наприклад, перед тим як розраховувати каскади багатокаскадного підсилювача, необхідно розподілити між ними всі види спотворень, визначити їхні коефіцієнти підсилення й смуги пропускання. Якщо отримані значення є досяжними, то можна переходити до розрахунку функціональних елементів.

При проектуванні ЕП найбільше часто виконують:

а) орієнтовний розрахунок вихідних параметрів функціональних елементів;

б) розрахунки, на основі яких вибирають типи активних електрорадіоелементів;

в) розрахунки робочих режимів активних ЕРЕ, включаючи розрахунок температурної нестабільності;

 

 

г) розрахунок значень параметрів R,C,L пасивних ЕРЕ, що забезпечують обрані режими активних ЕРЕ, а також розрахунок протікаючих через пасивні ЕРЕ струмів, напруг що падають на них і розсіювані ними потужності;

д) визначення номінальних значень параметрів пасивних ЕРЕ й вибір їхніх типів;

е) розрахунок вихідних параметрів ЕП з метою перевірки їхньої відповідності вимогам технічного завдання. Задача аналізу найбільш відповідальна, її результати повинні бути досить точними. Оскільки аналітичні методи не забезпечують необхідної точності, аналіз електронних схем частіше виробляється або на фізичній моделі, або на ЕОМ.

Приблизно підсилювач низьких частот буде реалізований на трьохкаскадній структурі. Вихідний каскад я попередньо планую реалізувати на парі комплементарних транзисторів зі схожими характеристиками й близькими за значенням параметрами.

Попередній каскад, є сполучним між вихідним і вхідним, тому що може бути, що вхідний опір вихідного каскаду буде дуже малим. Попередній каскад буде реалізований на базі якого-небудь транзистора. Для полегшення розрахунку й проектування вхідний каскад буде ґрунтуватися на ІМС, що буде обрана в ході розрахунків.

Між отриманими каскадами я розміщу рорзділяючі конденсатори, щоб запобігти потраплянню постійних складових з одного каскаду в іншій.

 

Розробка структурної схеми пристрою