Руководство к организации самостоятельной работы 2016 содержание рис. 2 23

Название	Руководство к организации самостоятельной работы 2016 содержание рис. 2 23
Дата	21.01.2023
Размер	1.58 Mb.
Формат файла
Имя файла	as_rsr.doc
Тип	Руководство #897610
страница	6 из 7

1 2 3 4 5 6 7

12.4 Компоновка схемы усилителя с последовательной ООС по напряжению
В выходном каскаде без отрицательной обратной связи по переменному току в режиме АВ остается заметный уровень нелинейных искажений (5…15%). Так как в усилителях звукового сопровождения допустимая величина коэффициента нелинейных искажений не должна превышать 1%, необходимо вводить ООС глубиной не менее 10…15.

Наиболее эффективным путем улучшения качественных показателей УНЧ является введение в него общей последовательной ООС по напряжению, которая увеличивает входное сопротивление, уменьшает выходное сопротивление и стабилизирует коэффициент усиления по напряжению. Такую ООС удобно вводить, когда входной каскад УНЧ выполнен по схеме дифференциального усилителя. На один вход дифференциального усилителя можно подавать входной сигнал, а на другой – сигнал обратной связи.

Рационально дифференциальный каскад подключить к выходному каскаду непосредственно (без разделительного конденсатора), построив таким образом своеобразный операционный усилитель с мощным выходом. Вариант принципиальной схемы УНЧ с последовательной ООС по напряжению приведен на рис. 12.2, а его функциональная схема с выделением операционного усилителя (гальванически связанные каскады на транзисторах VT1-VT11 образуют УПТ с дифференциальным входом и большим коэффициентом усиления по напряжению) – на рис. 12.3.

Используется неинвертирующее включение ОУ, при котором на средних частотах коэффициент усиления по напряжению определяется выражением (при большой глубине ООС):

.

Конденсатор С2 поставлен для того, чтобы ООС по постоянному току была стопроцентной. В этом случае исходное напряжение на нагрузке автоматически устанавливается близким к нулю (отсутствует сдвиг нулевого уровня на выходе ОУ).

Входное сопротивление УНЧ определится как

, и желательно выбирать R4=R1. Тогда начальное смещение на выходе ОУ не превысит величины

, где

- разность входных токов ОУ (токов баз транзисторов VT1 и VT2).

Стабилизатор общего тока эмиттеров VT1 и VT2 во входном дифференциальном каскаде выполнен на отражателе тока VT5, VT6. Величину тока выбирают порядка долей миллиампера. Чем больше ток, тем больше коэффициент усиления дифференциального каскада по напряжению. Стабилизируемый ток задается резистором R2:

.

Роль динамической нагрузки каскада выполняет токовое зеркало на транзисторах VT3, VT4. Коэффициент усиления по напряжению при этом удваивается (переменная составляющая тока транзистора VT2 также участвует в усилении сигнала).

Резистор R8 не зашунтирован блокирующим конденсатором и выполняет роль элемента местной ООС (последовательной по току), увеличивающей входное сопротивление каскада на транзисторе VT7, что позволяет повысить коэффициент усиления по напряжению входного дифференциального усилительного каскада.

Корректирующий конденсатор делает постоянную времени каскада на транзисторе VT7 много большей, чем постоянные времени других усилительных каскадов в области верхних частот. Это позволяет сформировать желаемую ЛАЧХ операционного усилителя с наклоном минус 20 дБ/дек и обеспечить устойчивость УНЧ при большой глубине обратной связи.

Расчет емкостей конденсаторов С1, С2, С3 производится по допустимой величине частотных искажений на нижней частоте рабочего диапазона, емкость конденсатора С4 определяется по заданной величине

с учетом обеспечения устойчивости при рассчитанной глубине ООС.

12.5 Экспериментальная часть курсового проекта
После компоновки принципиальной схемы УНЧ, выбора транзисторов и расчета параметров пассивных элементов производятся моделирование работы спроектированного устройства и экспериментальная подгонка некоторых величин.

Сначала необходимо проверить статический режим работы всех транзисторов, измерив значение коллекторного тока. Начальное значение тока оконечных транзисторов в режиме АВ подгоняют регулировкой сопротивления резистора R7 (см. схему рис. 12.2).

Затем следует зафиксировать амплитуду входного синусоидального сигнала на частоте 1 кГц (область средних частот), при которой получается максимальная неискаженная величина выходного сигнала. Этот эксперимент позволяет уточнить максимальную мощность, отдаваемую в нагрузку, и измерить коэффициент усиления по напряжению. Посмотрите осциллограмму напряжения в точке вольтодобавки.

Третий этап экспериментальных исследований производится путем снятия амплитудно-частотной характеристики усилителя и оценки верхней и нижней граничных частот рабочего диапазона. При необходимости подгоняются величины емкостей конденсаторов.

Результаты моделирования в виде экспериментальных схем и осциллограмм вставляются в текст пояснительной записки, который обычно оформляется в формате WORD. Чтобы скопировать схему, подготовленную на АSIМЕC, необходимо выделить ее прямоугольником с помощью мыши и нажать клавишу Alt. После этого схему можно вставить из буфера Windows. Если моделирование производится с помощью WEWB, выберите строку Copybits меню Edit и, выделив мышкой прямоугольник, отпустите ее. После чего картинка вставляется в WORD из буфера.

12.6 Техническое задание на курсовой проект
В таблице 12.1 приведены варианты заданий на проектирование УНЧ при следующих исходных данных:

- активная мощность в нагрузке;
- активное сопротивление нагрузки;
- ЭДС источника сигнала;
- внутреннее сопротивление источника сигнала;
- нижняя граничная частота полосы пропускания на уровне 3 дБ;
- верхняя граничная частота полосы пропускания на уровне 3 дБ;
- максимальная температура окружающей среды.

В Таблица 12.1 - Варианты заданий на курсовой проект ариант	, Вт	, Ом	, мВ	, Ом	, Гц	, кГц	, ^оС
1	1	8	100	100	20	20	60
2	2	8	200	50	15	25	50
3	3	8	300	150	10	30	40
4	4	8	400	200	20	20	60
5	5	8	1000	300	15	25	50
6	6	10	200	400	10	30	40
7	7	10	300	500	20	20	60
8	8	10	400	600	15	25	50
9	9	10	100	700	10	30	40
10	10	10	200	800	20	20	60
11	11	8	300	100	15	25	50
12	12	8	400	50	10	30	40
13	13	8	100	150	20	20	60
14	14	8	200	200	15	25	50
15	15	8	300	300	10	30	40
16	16	4	400	400	20	20	60
17	17	4	100	500	15	25	50
18	18	4	200	600	10	30	40
19	19	4	300	700	20	20	60
20	20	4	400	800	15	25	50
21	21	8	100	100	10	30	40
22	22	8	200	50	20	20	60
23	23	8	300	150	15	25	50
24	24	8	400	200	10	30	40
25	25	8	100	300	20	20	60
26	26	10	200	400	15	25	50
27	27	10	300	500	10	30	40
28	28	10	400	600	20	20	60
29	29	10	100	700	15	25	50
30	30	10	200	800	10	30	40
31	31	4	300	100	20	20	60
32	32	4	400	50	15	25	50
33	33	4	100	150	10	30	40
34	34	4	200	200	20	20	60
35	35	4	300	300	15	25	50
36	36	4	400	400	10	30	40
37	37	4	100	500	20	20	60
38	38	4	200	600	15	25	50
39	39	4	300	700	10	30	40
40	40	4	400	800	20	20	40

Для всех вариантов допустимое значение коэффициента нелинейных искажений не более 1%.

Необходимо разработать принципиальную схему усилителя с перечнем элементов, оценить величины входного и выходного сопротивлений, построить амплитудно-частотную характеристику

. Схема УНЧ обоснованно выбирается из двух-трех возможных вариантов.
Примерный перечень разделов пояснительной записки:

Введение
Выбор и обоснование электрической принципиальной схемы
Расчет усилителя низкой частоты

3.1 Расчет выходного каскада

3.2 Расчет предоконечного каскада

3.3 Расчет входного каскада

3.4 Расчет элементов цепи обратной связи

Построение амплитудно-частотной характеристики сквозного коэффициента усиления, анализ устойчивости спроектированного усилителя, синтез корректирующей цепи
Экспериментальная часть по моделированию работы УНЧ
Заключение

ФЭТ КП.5.034.015 Э3 Электрическая принципиальная схема УНЧ

ФЭТ КП.5.034.015 ПЭ3 Перечень элементов электрической принципиальной схемы УНЧ
Необходимо соблюдать требования и правила, оговоренные в стандарте вуза по оформлению курсовых и дипломных проектов [12].

Текст данного методического пособия может служить примером оформления текстовой части пояснительной записки. Обратите внимание на примеры оформления рисунков, формул, таблиц, содержания, списка литературы.

Пример оформления технического задания на курсовое проектирование приведен в приложении А. Чертежи схемы электрической принципиальной (код схемы Э3) и перечня элементов (код схемы ПЭ3) могут быть выполнены на листах формата А4 (см. приложения Б и В) и вложены в пояснительную записку, ориентировочный объем которой 10-15 страниц. Три последние цифры в обозначении документа должны соответствовать номеру задания, например 015 для варианта 15. Латинский алфавит определяет последовательность расположения обозначений в перечне элементов: конденсаторы (С1, С2), резисторы (R1, R2…R5), полупроводниковые приборы (VD1…VD3, VT1, VT2…VT6).

Для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ усилителя желательно использовать пакет MathCad.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.

2. Изъюрова Г.И., Королев Г.В., Терехов В.А. и др. Расчет электронных схем. Примеры и задачи. – М.: Высшая школа, 1987. – 335 с.

3. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 1991. – 622 с.

4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство: Пер. с нем. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

5. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств. – М.: Высшая школа, 1989. – 223 с.

6. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1980. – 400 с.

7. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 320 с.

8. Денисов Н.П., Шарапов А.В., Шибаев А.А. Электроника и схемотехника. Учебное пособие: в 2 частях – Томск, ТМЦ ДО, 2002. Ч.2. – 220 с.

9. Шарапов А.В., Тановицкий Ю.Н. Аналоговая схемотехника: Учебное методическое пособие. – Томск: ТМЦДО, 2003. – 60 с.

10. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники / Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 598 с.

11. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / Под ред. Н.Н.Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 902 с.

12.ОС ТАСУР 6.1-97. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные. Общие требования и правила оформления.

13. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 325 с.

14. Транзисторы широкого применения. Справочник. / Под ред. Б.Л.Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.

15. Краткий справочник конструктора РЭА. / Под ред. Р.Г.Варламова. – М.: Советское радио, 1972. – 673 с.

16. Варакин Л.В. Бестрансформаторные усилители мощности: Справочник. – М.: Радио и связь, 1984. – 128 с.

17. Проектирование транзисторных усилителей низкой частоты. / Под ред. Н.А.Безладного. – М.: Связь, 1978. – 368 с.

18. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и микросхемотехника: Учебник для вузов. – Л.: , 2002. – 350 с.

19. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем. – М.: Мир, 1991. – 446 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Пример оформления технического задания

Министерство образования и науки РФ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники
Утверждаю:

Зав. кафедрой ПрЭ

______ С.Г. Михальченко
ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по дисциплине

«Аналоговая схемотехника»
студенту ______Иванову Петру Сидоровичу___________________________

группа _________365-5___________факультет_________ФЭТ______________

Тема проекта: ______ Усилитель низкой частоты ________________________

Срок сдачи студентом законченного проекта ______26.05.16 ______________

Исходные данные к проекту:

Вариант	, Вт	, Ом	, мВ	, Ом	, Гц	, кГц	, ^оС
1	1	8	100	100	20	20	60

Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): выбор и обоснование принципиальной электрической схемы УНЧ, расчет каскадов усилителя, анализ устойчивости и синтез корректирующей цепи, построение амплитудно-частотной характеристики.

Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и схем): схема электрическая принципиальная, перечень элементов принципиальной электрической схемы УНЧ.

Дата выдачи задания: ______________________________________________

Руководитель

профессор кафедры ПрЭ _________________________________А.В. Шарапов
Задание принял к исполнению ____________________________________ (дата и подпись студента)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Пример оформления схемы электрической принципиальной

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

Пример оформления перечня элементов для электрических

принципиальных схем

1 2 3 4 5 6 7