Разработка усилительного устройства

Методика и основные этапы проектирования усилителя низкой частоты на основе полупроводниковых приборов. Расчет оконечного каскада, принципы и обоснование выборов транзисторов. Определение параметров входного каскада. Расчет надежности устройства.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 15.11.2012
Размер файла 661,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Основанием для разработки является задание по курсу «Электроника и микросхемотехника». Разработка предназначена для усиления электрических сигналов низкой частоты. Область применения - радиоэлектронная аппаратура.

1. Условия эксплуатации системы:

а) температура окружающего воздуха от -10 до +350 С;

б) относительная влажность до 95% при температуре +200 С;

в) атмосферное давление 750 30 мм рт. ст.

2. Эксплуатационно-технические характеристики системы:

а) источник сигнала……………………………..;

б) нагрузка………………………………………….., ;

в) частотный диапазон…………………………., ;

г) линейные искажения.………………………;

д) нелинейные искажения……………………………...

Введение

Усилительные устройства находят применение в самых различных областях науки, техники и производства, являясь либо самостоятельными устройствами, либо частью сложных приборов и систем.

В настоящее время основными элементами большинства радиоэлектронных устройств являются полупроводниковые приборы. Техника усиления электрических сигналов непрерывно развивается. Это связано в первую с развитием и совершенствованием радиоэлектроники и технологии, разработкой новых усилительных приборов. Появление новых полупроводниковых приборов и технологических процессов позволило объединить множество транзисторов, диодов, резисторов в одно устройство - интегральную микросхему (ИМС). Всё это значительно повысило надёжность электронной аппаратуры.

При развитии линейных ИМС значительно расширились возможности использования усилительных устройств. Применяя в качестве усилительного прибора ИМС, можно решать ряд задач, связанных с аналоговой обработкой сигналов.

Однако реализовать достоинства полупроводниковых приборов можно только при знании их физических свойств, параметров, характеристик и эксплуатационных особенностей.

Полупроводниковые приборы способны работать с большой эффективностью при низком напряжении источников питания и в отдельных случаях при малом рабочем токе. В то же время они весьма чувствительны к перегрузкам, поэтому при проектировании схемы необходимо правильно выбирать рабочие режимы.

Большая чувствительность транзисторов и диодов к изменению температуры и режимов, а также разброс параметров, изменение их величин во время хранения и работы являются особенностями полупроводниковых приборов.

1. Расчет оконечного каскада

Рисунок 1.1 - оконечный каскад УНЧ

1. Выберем транзисторы по допустимой мощности рассеяния на коллекторе , максимальной амплитуде коллекторного тока и по верхней граничной частоте :

;

;

Выбираем транзисторы BDW93B и BDW94B

По характеристикам выбранного транзистора определяем его рабочую область:

Рисунок 1.2 - выходные характеристики транзистора

Определяем максимальный ток базы и напряжение насыщения

;

Рисунок 1.3 - входная характеристика транзистора по входной характеристике определяем

,

Отсюда

2. Определяем максимальное напряжение на нагрузке и напряжение питания :

3. Определяем глубину отрицательной обратной связи по формуле:

;

4. Рассчитываем резисторы делителя:

Так как мы берем четыре диода, то на каждом из них падение напряжения будет равно:

Выбираем диод 1N4934.

По ВАХ диода определяем Iд = 2мА и находим значение сопротивления делителя напряжения :

.

5. Рассчитаем входное сопротивление усилителя :

6. Рассчитаем амплитудные значения входного сигнала, обеспечивающие заданную мощность на выходе:

2. Расчет входного каскада

1. Определим необходимый коэффициент усиления Ku:

;

Выберем операционный усилитель OP183G.

Fоу=5 МГц

;

- следовательно, условия по заданной граничной частоте не выполняются, и необходимо взять второй ОУ.

.

;

- следовательно, условия по заданной граничной частоте выполняются

2. Зададим

Откуда найдем R4 = R5 = R7

усилитель частота полупроводниковый

3. Расчет надежности

Таблица 3.1 - интенсивность отказов элементов принципиальной схемы

ТИП

i, 10-6 (интенсивность отказов)

N (кол - во)

Диоды

0.2

4

Транзисторы

0.5

2

МС

0.5

2

Резисторы

0.04

10

Соединения

0.004

46

Вероятность безотказной работы в течении t часов вычисляется:

Вероятность безотказной работы в течение тысячи часов:

Как видим, вероятность безотказной работы в течение тысячи часов достаточно велика и можно утверждать, что схема не выйдет из строя с вероятностью 99,7%.

Вероятность безотказной работы в течение миллиона часов:

Можно утверждать, что в течение миллиона часов схема примерно с вероятностью 97% выйдет из строя.

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан усилитель электрических сигналов первичных измерительных преобразователей систем автоматического регулирования, который представляет собой усилитель переменного тока низких частот (0..14 кГц).

В схеме используются резисторы, диоды, транзисторы, операционные усилители, которые не могут осуществлять работу схемы от одного источника, поэтому было использовано 4 источника энергии: 2 во входном и 2 в оконечном каскадах.

В качестве входного каскада использован операционный усилитель, что значительно облегчило расчет и проектирование. Однако в процессе расчёта входного каскада выяснилось, что одна микросхема не может дать должный коэффициент усиления из-за верхней граничной частоты (при необходимом коэффициенте усиления = 703.56, она в 2 раза меньше заданной), поэтому пришлось использовать два последовательно соединенных операционных усилителя.

В результате, разработанный прибор полностью удовлетворяет данным, представленным в техническом задании (Rнагрузки = 18 Ом, Pр.на нагр. = 11 Вт), а вероятность безотказной работы в течение 1000 часов равна 99.7%.

Перечень ссылок

Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем / Гершунский Б.С. - 1987.

Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники / Гершунский Б.С. - 1987.

Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам / Лавриненко В.Ю. - 1984

Булычев А.Л. Аналоговые интегральные схемы / Булычев А.Л., Галкин В.И., Прохоренко В.А. - 1993.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Структурная схема усилителя. Выбор транзистора, его рабочей точки и расчет параметров. Выбор и обоснование, определение параметров предоконечного и входного усилительного, а также буферного каскада. Расчет регулировки усиления проектируемого устройства.

    контрольная работа [347,3 K], добавлен 12.05.2012

  • Выбор типа выходного каскада исходя из необходимой величины напряжения питания. Расчет цепей фильтрации по питанию. Выбор выходных транзисторов, необходимых для усилителя низкой частоты. Расчет фазоинверсного каскада и каскада предварительного усиления.

    курсовая работа [476,7 K], добавлен 29.11.2011

  • Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.12.2012

  • Расчёт параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. Схема транзисторного усилителя низкой частоты. Выбор биполярного транзистора, расчет элементов схемы. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на полевом транзисторе.

    курсовая работа [381,5 K], добавлен 03.12.2010

  • Выбор типа транзисторов и способа их включения для оконечного и фазоинверсного каскада. Распределение частотных искажений. Расчёт электрической схемы усилителя. Расчёт фазоинверсного каскада с трансформаторной cвязью. Расчет частотных характеристик.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.04.2011

  • Анализ технического задания, схема усилителя. Расчёт оконечного каскада, определение площади радиатора, предоконечных транзисторов, промежуточного и входного каскада, цепи отрицательной обратной связи и конденсаторов. Проверка устойчивости усилителя.

    курсовая работа [300,0 K], добавлен 29.08.2011

  • Сущность и назначение радиопередающего устройства, порядок составления и расчета его структурной схемы. Расчет режима оконечного каскада и основных параметров антенны. Методика конструктивного расчета катушек индуктивности оконечного каскада передатчика.

    курсовая работа [235,2 K], добавлен 24.04.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.