Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Проектирование усилительного устройства

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект

Тема: Разработка и расчёт законченного электронного устройства

1. Спроектировать усилительное устройство.

2. Спроектировать источник питания.

3. Разработать цифровой узел.

Студентка: Ботэ Ю.В. группа 23-1

Дата выдачи: «26» сентября 2006г

Срок выполнения:__________________

Руководитель: Меньшиков В.В________

Исходные данные

Усилительная часть

Е_г, В	R_г, кОм	R_н, Ом	P_н, Вт	Тип фильтра	Тип аппроксимации фильтра	Порядок фильтра	f_c, Гц
0,1	0,1		0,56	ФНЧ	Бесселя

Цифровая часть

Цифровой частотомер

Диапазон измерения: 0 – 999 Гц

Чувствительность: 0,1 В

Кол-во знаков в индикаторе: 3

Вид цифрового индикатора: Светодиодный

Перечень графического материала

· Структурная схема усилительного устройства.

· Схема инвертирующего усилителя на ОУ.

· Структурная схема фильтра по структуре Рауха.

· Схема усилителя мощности.

· Схема источника питания.

· Схема операционного усилителя.

· Схема стабилизатора напряжения К142ЕН3

· Основная схема выпримителя.

· Схема магнитопровода ШЛ 16 16.

· Общая схема аналоговой части устройства.

· Схема цифрового частотомера.

Перечень вопросов, которые должны быть отражены в пояснительной записке

3.1. Обоснование выбора схемы усилительного устройства.

3.2. Описание работы схемы.

3.3. Расчет элементов схемы усилительной части устройства.

3.4. Обоснование выбора схемы блока питания.

3.5.Расчет блока питания.

3.6.Обоснование выбора схемы цифровой части.

3.7. Описание работы цифровой части устройства.

4 Рекомендуемая литература

1. Промышленная электроника: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальностей и направлений 2103, 5502, 0305 дневной и заочной формы обучения [Текст]. – Красноярск: СибГТУ, 2003. – 52 с.

2. Лурье М.С., Промышленная электроника. Аналоговые устройства промышленной электроники: Учебное пособие к курсовому проектированию для студентов специальностей 210201, 210214, 030528, 540459 [Текст]. – Красноярск: КГТА, 1996. – 180с.

Руководитель:____________

(подпись)

Задание принял к исполнению:

__________________________

(подпись)

Реферат

Курсовая работа по электронике выполняется по разделу курса “Промышленная электроника”. Она включает разработку и расчёт законченного электрического устройства с целью закрепления теоретических знаний по ряду разделов курса электротехники, полученных во время предыдущего обучения.

Курсовая работа включает в себя 3 части:

1. Проектирование усилительной части устройства с активным фильтром и усилителем мощности.

2. Разработка цифрового узла, функционально связанного с усилительной частью.

3. Выбор и расчёт блока питания всей схемы.

Назначение усилительного устройства и его структура определены техническим заданием. Задача – выбрать оптимальный вариант реализации заданной структуры и рассчитать его элементы.

Структура цифровой части, за исключением ряда параметров, не оговаривается, что даёт возможность творчески решать поставленную задачу.

Структуру и характеристики блока питания определяют после разработки усилительной части.

Данная курсовая работа содержит 29 листов текста, 6 таблиц и 12 рисунков.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….9

1 Проектирование усилительного устройства………………...…………………10

1.1. Структурная схема усилителя………………………………………......10

1.2. Определение основных параметров усилителя………………………..10

1.3. Выбор схемы входного каскада ……………………………………..…10

1.4. Выбор и расчёт параметров усилителя напряжения …………….........11

1.5. Выбор схемы и расчёт параметров активного фильтра……………….11

1.6. Выбор схемы и расчет усилителя мощности…………………………..13

1.7. Выбор операционного усилителя……………………………………….16

2 Проектирование источника питания………………………………………..…..17

2.1. Расчет стабилизатора ……………………………………………...……17

2.2. Расчет выпрямителя……………………………………………………..18

2.3. Расчет силового трансформатора.............................................................21

3 Проектирование цифрового устройства……………………………………….24

3.1. Схема цифрового устройства…………………………………………...24

3.2. Основные элементы цифрового устройства…………………………...25

3.3. Принцип работы цифрового устройства………………………………27

Приложение…………………………………………….………………………...29

Библиографический список………………………………………………….........30

Введение

Промышленная электроника относится к классу важнейших общеспециальных наук, входящих во все типовые программы инженерного образования. Она реализует знания об электрофизических свойствах и процессах в полупроводниках, диэлектриках, в вакууме и т.д. при создании и использовании разнообразных изделий с электронными компонентами. На основе этой науки организованна электронная промышленность с автоматизированными технологическими процессами и осуществляется эксплуатация электронной техники.

На данном этапе изучения предмета итогом, показывающим степень усвоения знаний, является выполнение представленной курсовой работы. Где, пользуясь приобретенными знаниями, мы должны разработать готовое к эксплуатации электронное устройства на реально существующих стандартных элементах.

Проектирование усилительного устройства

1.1 Структурная схема усилителя

Рисунок 1 – Структурная схема усилителя

Входной каскад (ВК) предназначен для согласования источника сигнала с усилительным устройством. Активные фильтры (Ф₁ и Ф₂) формируют заданную частотную характеристику устройства. Усилитель мощности (УМ) служит для создания в нагрузке требуемой мощности усиливаемого сигнала.

1.2 Определение основных параметров усилителя

Входное сопротивление усилителя выбираем так, чтобы R_вх>> R_г, т.е.

R_вх=(10 -100)R_г. (1)

Возьмём R_вх в 50 раз больше R_г:

Общий коэффициент усиления К_u определяем по формуле:

, (2)

где U_н – напряжение на нагрузке, вычисляется по формуле:

, (3)

Так как К_u=55>20, то усилитель напряжения из схемы исключить нельзя.

. (4)

1.3 Выбор схемы входного каскада

Так как , то выбираем использование инвертирующего усилителя на операционном усилителе.

Рисунок 2 – Общая схема инвертирующего усилителя на ОУ

1.4 Выбор и расчёт параметров усилителя напряжения

Рисунок 3 – Данный инвертирующий усилитель на ОУ

Входное сопротивление каскада:

. (5)

Величина резистора R₃ каскада определяется по формуле:

. (6)

Отсюда значения сопротивлений инвертирующего ОУ:

1.5 Выбор схемы и расчёт параметров активного фильтра

Данные необходимые для расчета активного фильтра (из задания):

Fс=1000 Гц

А=1

Тип фильтра – ФНЧ (фильтр низких частот)

Тип аппроксимации – Бесселя

Порядок фильтра – 4

B	5,7924	4,2076
C	9,1401	11,488

Таблица 1 – коэффициенты аппроксимации фильтров

По заданным параметрам выбираем схему активного фильтра нижних частот 2-ого порядка Рауха.

Рисунок 4 – Структура Рауха

Рассчитаем значения элементов схемы Рауха по следующим формулам:

, (7)

, (8)

, (9)

, (10)

. (11)

Так как порядок фильтра равен 4, то включаем последовательно 2 фильтра 2-ого порядка структуры Рауха.

Рассчитаем значения для 2-ого последовательно соединённого фильтра. Расчет проводится по формулам 7, 8, 9, 10, 11. Коэффициенты b и c берём из таблицы1.

1.6 Выбор схемы и расчет усилителя мощности

Выбор и расчет усилителя мощности производится по заданным параметрам:

P_н=1,5 Вт

R_н=20 Ом

Расчетная мощность больше номинальной на величину потерь в эмиттерных резисторах:

, (12)

Напряжение источника питания:

, (13)

где для кремниевых транзисторов:

Амплитуда тока коллектора транзисторов оконечного каскада:

, (14)

Среднее значение тока, потребляемого от источника питания:

, (15)

Мощность, рассеиваемая на коллекторе выходного транзистора:

, (16)

Выбор оконечных транзисторов проводим с учетом условий:

(17)

Возьмём транзисторы серии КТ814А (p-n-p),

КТ815А (n-p-n).

Характеристики транзисторов серии КТ815А и КТ814А:

Статический коэффициент передачи тока .

Граничная частота коэффициента передачи тока 3 МГц.

Постоянный ток коллектора 1,5 А.

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора 10 Вт.

Найдем ток базы 1 при использовании по формуле:

, (18)

для выбранных транзисторов:

Такой ток нагрузки с большим запасом не обеспечивает ни один из представленных в таблице операционных усилителей, поэтому вводим в схему вторую пару транзисторов.