Усилитель постоянного тока

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технической кибернетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине ‘Электроника’

на тему

«Усилитель постоянного тока»

Выполнил: студент группы АСОИ-228

Сметанин В.О.

.

Проверил: доцент кафедры ТК

Сафинов Ш.С.

Уфа 2006

Содержание

Техническое задание 3

Введение 4

1 Обоснование выбранной схемы 5

2 Расчет принципиальной схемы 6

2.1 Расчёт усилительного каскада 1 6

2.2 Расчёт усилительного каскада 2 7

2.3 Расчёт выходного каскада 9

Заключение 12

Список литературы 13

Техническое задание

Разработать усилитель постоянного тока.

Технические условия приведены ниже.

Вариант 1.5

Входное сопротивление, Rвх кОм 1500

Коэффициент усиления, Ku∙103 1.5

Выходной ток, IН А 1.0

Минимальное сопротивление нагрузки, RН Ом 8

Введение

Усилитель постоянного тока (УПТ) служит для усиления медленно меняющихся сигналов, значение которых после изменения остается постоянным сколько угодно долго. Нижняя рабочая частота УПТ , а высшая – определяется назначением усилителя и условиями его работы.

При разработке усилителей постоянного тока приходится решать две основные проблемы: согласование потенциальных уровней в разных частях схемы и уменьшение нестабильности (дрейфа) выходного уровня напряжения или тока в отсутствие сигнала.

Основным принципом при построении электронных устройств является то, что при различных подходах, разных последовательностях расчета, а также при других параметрах элементов в идентичных схемах требуемые характеристики могут быть получены с большой доли вероятности.

Так для усилителя с заданными входными и выходными параметрами удобно задать входные параметры, типа входного сопротивления входным каскадом, а выходные, типа уровень и тип выходного сигнала, выходное сопротивление – выходным каскадом.

Промышленность выпускает сотни типов операционных усилителей (ОУ), они имеют неинвертирующий и инвертирующий входы и неинвертирующий выход. Принцип работы (ОУ) заключается в том, что выходной сигнал изменяется в положительном направлении, когда потенциал на неинвертирующем входе становится более положительным, чем потенциал на инвертирующем входе, о наоборот. Это не означает, что на одном входе потенциал всегда должен быть более положительным, чем на другом, а просто указывает относительную фазу выходного сигнала.

Применение сильной ООС снижает усиление и обеспечивает его стабильность.

1. Обоснование выбранной схемы

В техническом задании на проектирование содержатся специальные требования, относящиеся к входной (Rвх = 1500 кОм) и выходной (Iн=1А)цепям, поэтому их легче всего выполнить в том случае, когда в структуре усилителя имеются специальные входные и выходные части. Поскольку основным средством получения требуемых параметров является введение цепей обратных связей, то входная и выходная части могут представлять собой самостоятельные усилители, охваченные местной обратной связью. Кроме того, для обеспечения большого тока в нагрузке необходим самостоятельный каскад. Учитывая вышесказанное, структурная схема усилителя будет иметь вид, показанный на рис.1,

где УК1 – усилительный каскад 1;

УК2 – усилительный каскад 2;

ВК – выходной каскад;

2. Расчет принципиальной схемы

2.1 Расчет первого усилительного каскада

Согласно заданию на проектирование Rвх равно 1500 кОм, следовательно, в качестве УК1 можно использовать схему повторителя усилителя, построенного на операционном усилителе.

Первый усилительный каскад имеет вид:

Прием для данного повторителя Кус=1

2.2 Расчет второго усилительного каскада

В качестве промежуточного каскада выберем схему неинвертирующего операционного усилителя ОУ К140УД6, который имеет следующие параметры

KуU*10 3 Uсм, мВ f1 , МГц V(UВЫХ), В/мкс UВЫХ , В UИ. П. , В IПОТ , мА

70 5 1 2,5 17 ±15 25

Кус2 которого определяется резисторами R1* и R2

Второй усилительный состоит из неинвертирующего операционного усилителя и резисторов :

Кус=30

R1* - сопротивление балансировки

Подберем номиналы резисторов, которые удовлетворяют условию

R2 = 1 Мом

R3 = (R1* * R2)/( R1* + R2) = 33 кОм

R1* = R1+(0,5 R4+R5)/2 , отсюда следует что

R4 = 2,4 кОм

R5 = R6 = 10 кОм

R1 = 30 кОм

2.3 Расчет выходного усилительного каскада

Выходной каскад ВК по техническому заданию на проект должен обеспечивать ток нагрузки Iн =1 А. Следовательно, необходимо построить каскад на мощном транзисторе. По справочнику выбираем транзистор ГТ705Г (NPN типа)

технические характеристики которого приведены в таблице 2.

Таблица2

J¬¬¬¬¬км Ki U¬¬¬¬¬кэ U¬ном

3,5 А 50 30 ±15

По условию поставленной задачи сопротивление нагрузки и ток нагрузки составляют:

RН = 8 Ом

IН = 1,0 А

Что удовлетворяет параметрам выбранного транзистора

Выходной каскад представлен на рисунке 4

Рис. 4

Кус=50

R7* - сопротивление балансировки

Подберем номиналы резисторов, которые удовлетворяют условию

R9 = 20 кОм

R8 = 1 Мом

R9 = (R7* * R8)/( R7* + R8) = 2 кОм, отсюда

R7* = 2 кОм

R7* = R7 + (0,5 R10+R11)/2 , отсюда следует что

R10 = 3,6 кОм

R11 = R12 = 12 кОм

R7 = 33 кОм

R13 = 7.5 к Ом

Заключение

Свойства усилителей во многом определяются областью их применения. Чтобы судить о возможности использования конкретного усилителя в том или ином электронном устройстве, необходимо знать его основные параметры, такие как коэффициент усиления, выходная мощность, чувствительность, диапазон усиливаемых частот, входное и выходное сопротивление и другие.

Промышленность выпускает сотни типов операционных усилителей, которые обладают различными преимуществами друг перед другом и позволяют