Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рис.4.2 Функциональная и принципиальная электрические схемы операционного усилителя К140УД6

Далее проводится расчет элементов схемы. Рассчитывается сопротивление резисторов R₁ и R₂:

(МОм)

Так как рассчитываемая схема является усилителем мощности, то следует обеспечить согласование сопротивлений не только по выходу, но и по входу. Поэтому принимаются номинальные значения сопротивлений R₁ , R₂ равные выходному сопротивлению источника сигнала, но лежащие в пределах 5 – 10 кОм. Принимаются номинальные значения сопротивлений резисторов R₁ =R₂=5,1кОм_.

Сопротивление резистора R₄ рассчитывается исходя из ранее принятых значений . Тогда

Принимается номинальное значение R₄=4300(кОм).

Сопротивление резистора R₃ принимается равным R₄=4300(кОм)

При найденных значениях сопротивлений резисторов уточняется коэффициент передачи по напряжению усиления схемы входного каскада по формуле

Сопротивления регулировочного резистора R₅ принимается из следующего условия:

(кОм)

где должно соответствовать табличным данным ОУ.

Принимается переменное сопротивление номинального значения R_рвг=3,3(кОм).

4.2. Расчёт промежуточного каскада

Схема этого каскада изображена на схеме рис.2.2. Тип ОУ для промежуточного каскада усиления принят в подразделе 4.1.

Определим сопротивление резистора R₁:

(Ом) ,

где

Принимается номинальное сопротивление резистора (5 – 10 кОм),R₁=5,1(кОм).

Коэффициент усиления по напряжению промежуточного каскада принимается равным согласно выше приведённым расчётам. Исходя из этого значения, производится расчет сопротивления R₂ .

(кОм)

Принимается сопротивление резистора номинального значения R₂=4300(кОм) .

Затем уточняется величина коэффициента передачи по напряжению схемы промежуточного каскада

Рассчитывается сопротивление резистора R₃:

Принимается номинальное значение R₃=5,1(кОм) .

4.3.Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика промежуточного каскада

Согласно заданию требуется привести ЛАЧХ для одного из каскадов усилителя мощности. Для промежуточного каскада усилителя на ОУ К140УД6, из [1] приводится ЛАЧХ усилителя. Коэффициент передачи схемы по напряжению равен =843,1. Для этой величины проводится нагрузочная линия, которой соответствует значение (дБ).

На рис.4.3. приведена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика промежуточного каскада

Рис.4.3.Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика
промежуточного каскада усиления.

5. Полный расчет схемы усилителя мощности

5.1. Оценка усилительных свойств схемы

Рассчитаем коэффициент передачи по напряжению всей схемы УМ

Значения всех коэффициентов усиления в относительных единицах были получены подразделах 3.7, 4.1 – 4.2.

Рассчитаем относительную погрешность усиления:

здесь, - требуемое усиление, рассчитанное во 2-ом разделе,

- полученное усиление с коэффициентом передачи

Рассчитанное значение относительной погрешности не превышает величины ,а значит удовлетворяет заданным требованиям.

5.2. Расчёт емкостей разделительных конденсаторов

Для развязки по постоянному току источника сигнала и усилителя используются разделительные конденсаторы. Перед нагрузкой ставить разделительный конденсатор не имеет смысла, так как в режиме покоя на выходе схемы имеет место нулевой потенциал. При наличии n разделительных конденсаторов в УМ заданный коэффициент частотных искажений необходимо поделить поровну между всеми цепями, создающими НЧ-искажения

где подставляется в формулу в относительных единицах,

n- число цепей, создающих НЧ-искажения.

В нашем случае число разделительных конденсаторов на входе равно 2 (по каждому из входов дифференциального каскада), т.е. n = 2 (рис.4.1).

Ёмкость разделительного конденсатора С_р находится из выражения постоянной времени для области нижних частот

(с)

когда

f_н – нижняя граничная частота.

Принимается емкость конденсаторов C_p номинального значения 0,3мкФ

5.3. Проверка работы в области верхних частот

Снижение АЧХ УМ в области верхних частот обусловлен частотными искажениями каскадов на ОУ и бустера, а также влиянием ёмкости нагрузки.

Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте f_B. равен произведению коэффициентов каждого каскада УМ.

,

где коэффициенты частотных искажений каскадов схемы и цепи нагрузки R_нС_н.

В случае, когда в качестве активных элементов схемы используются ОУ и имеет место , то каскады на ОУ не оказывают влияния на ВЧ-искажения, т.е.

Коэффициент частотных искажений бустера в ВЧ-области определяется следующим образом:

,

где

Коэффициент частотных искажений, определяемый влиянием цепи нагрузки R_НС_Н в области ВЧ, рассчитывается по формуле:

,

_где (нс)

Теперь рассчитывается результирующее значение коэффициента частотных искажений в ВЧ-области :

Данная величина меньше заданного значения

5.4. Расчёт КПД

Схема выходного каскада УМ работает в режиме класса АВ. Рассчитывается коэффициент полезного действия схемы

,

где -максимальная мощность полезного сигнала.

= (Вт)

Р_потр- потребляемая мощность при данном режиме

(Вт)

Полученное значение коэффициента полезного действия не превышает значения 20%

5.5. Расчёт фильтров в цепях питания операционных

усилителей

Поскольку напряжение источника питания схемы значительно превышает допустимое напряжение питания операционных усилителей входного и промежуточных каскадов, то избыточное напряжение необходимо «погасить» с помощью фильтров в каждом из каскадов. Целесообразно включить фильтр для каждого ОУ, т.к. включение общего фильтра для всех ОУ потребует резистора с большим значением допустимой мощности ввиду большого проходящего через него тока. Поэтому принимаются фильтры в цепях питания каждого ОУ. Фильтры рассчитываются так, чтобы напряжение питания для каждого было одинаковое и составило (В). На рис.5.3. изображена схема первых 3-х каскадов УМ с фильтрами в цепях питания ОУ.

Как уже ранее было отмечено, входной и каскады предварительного усиления УМ построены на ОУ (это видно из схемы рис.5.3.). Эти ОУ были выбраны ранее в пунктах 4.1-4.3. Параметры ОУ, необходимые для расчета фильтров приведены в таблице 5.1 (см. таблицу 3.2).

Рис.5.3.Фильтры в цепях питания ОУ.

Таблица 5.1

Для схемы принято напряжение источника питания (В)

Расчет сопротивления резистора в фильтрах проводится по формуле

Принимается сопротивление номинального значения 3,9(кОм).

Расчет ёмкости конденсатора в фильтре проводится из условия

,

где (с)

Принимается емкость номинального значения 6(мкФ).

5.6. Электрическая схема и спецификация элементов

Таблица 5.2

Рис.5.4. Электрическая схема рассчитанного усилителя мощности.

Список использованной литературы.

1. Бабенко В.П., Изъюрова Г.И. Основы радиоэлектроники. Пособие по курсовому проектированию. М.: МИРЭА,-1985, - 68 с., ил.

2. Бабенко В.П., Изъюрова Г.И. ОУ в усилительных устройствах: Учеб. пособие /Моск. гос. ин-т радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) – М., 1994. – 74 с.

3. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / В.А. Аронов, A.B. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общей ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985,- 904 с., ил.

4. http://logic-bratsk.ru/radio/CHIPS/ou.htm

5. http://www.chipinfo.ru/dsheets/diodes/stablp.html

Характеристики

Список файлов домашнего задания