Курсовая работа: Разработка схемы дифференциального усиления с известными техническими параметрами

Техническое задание разработать схему дифференциального усилителя со следующими параметрами: напряжение источника питания Eк=15В; максимальные изменения входного сигнала ΔUвх=11мВ; в режиме покоя Uвх=0; сопротивление нагрузки Rн=1,1кОм; требуемое максимальное изменение выходного напряжения ΔUвых=0,9В; температура окружающей среды t ̊окр=+25°С.
АННОТАЦИЯ
В данной курсовой работе представлена вся необходимая теоретическая составляющая, на основе которой был разработан дифференциальный усилитель (ДУ). Подробно продемонстрирован и описан процесс расчета устройства с данными и требуемыми техническими параметрами, подбора его составляющих элементов, а так же моделирования схемы ДУ, на основе произведенный расчетов, в рамках предоставляемой функциональной мощности программного обеспечения (ПО) Multisim. Таким образом, в ходе выполнения данной курсовой работы был разработан ДУ, у которого Ек=15В (напряжение источника питания), ΔUвх=1мВ (максимальные изменения входного сигнала), Uвх=0мВ (максимальные изменения входного сигнала в режиме покоя), Rн=1,1кОм (сопротивление нагрузки), Δ Uвых=0,9В (максимальное изменение выходного напряжения). Полученное устройство может применяться в случаях, когда информацию несёт разность напряжений между двумя точками, а не абсолютное значение напряжения в некоторой точке (относительно уровня заземления) и главным образом необходим для усиления постоянного сигнала на фоне большого уровня помех, путем выделения небольшой разности напряжений.
ВВЕДЕНИЕ
Усилитель, процесс разработки которого изложен в данной курсовой работе, следует применять в тех случая, когда возможно наличие синфазных помех в сигнале. ДУ используют в приборах, необходимых для измерения электрических потенциалов. Поэтому его широкое применение можно обнаружить, к примеру, в такой отрасли, как медицина. Здесь потенциалы снимаются с определённых точек живого организма. То есть, ДУ является неотъемлемой составляющей таких медицинский электрических приборов как: аппарат по составлении электрокардиографии (ЭКГ), прибор электроэнцефалографии. Так же важно отметить, что операционный усилитель (ОУ) стоится на основе ДУ. Тем самым, важной сферой применения ДУ в современной электронике являются устройства автоматического управления или автоматизированные системы. В них ДУ можно обнаружить, например, в процессорах или вычислительных микросхемах, предназначенные для выполнения различных математических операций (сложение, вычитание, интегрирование, выделение модуля функции, инвертирование и т.п.). ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Теоретические сведения Усилитель постоянного тока ДУ относится к разряду усилителей постоянного тока (УПТ). УПТ служат для усиления медленно меняющихся сигналов или сигналов, значение которых после изменения остается неизменным сколь угодно долго. Широко применяются в измерительных устройствах, в системах автоматического регулирования и в различных стабилизаторах. Главная задача УПТ — это обеспечение высокой стабильности работы усилителя при изменении напряжений источников питания, режимов работы транзисторов или сопротивлений резисторов. Существенным недостатком УПТ является «дрейф нуля» - наличие сигнала на выходе при его отсутствии на входе. К основным причинам возникновения «дрейфа нуля» можно отнести: •Изменение температуры окружающей среды; •Температурная нестабильность характеристик элементов цепи УПТ; •Нестабильность источника питания; •Влияние внешних полей; •Старение элементов схемы устройства. Помимо колебаний температуры, напряжения питания, изменениями параметров всех активных и пассивных элементов схемы усилителя, на «дрейф нуля» оказывает влияние температурная нестабильность обратного тока коллектора. То есть, даже очень медленные изменения параметров вызывают изменения в значениях тока и напряжения, которые передаются на выход усилителя и приводят к изменениям выходного сигнала. УПТ обладает нулевой нижней рабочей частотой, а высшая определяется назначением усилителя и условиями его работы. Существует несколько конфигураций схем (видов) УПТ: •с непосредственной межкаскадной связью; •с поленциометрической межкаскадной связью; •балансный УПТ (ДУ).