Министерство общего и профессионального образования РФ
Уральский государственный технический университет
Кафедра ФМПК
РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Пояснительная записка
19.02 520000 012 ПЗ
Студент: Лебедев В.В.
Руководитель: Стрекаловская З.Г.
Н. Контролёр Замараева И.В.
Группа: ФТ-429
Екатеринбург
1998 г.
Содержание
Стр.
Введение 3
Техническое задание 3
Справочные данные на элементы 4
Структурная схема усилителя 5
Расчёт входного делителя 6
Расчёт предусилителя 7
Расчёт фазоинвертора 9
Расчёт оконечного каскада 11
Расчёт граничных частот 15
Заключение 16
Библиографический список 17
Приложения 18
Введение.
Согласно техническому заданию, требуется спроектировать и рассчитать
широкополосный электронный усилитель, работающий на симметричную
нагрузку, обеспечивающий на выходе усиленный входной сигнал с
допустимыми искажениями
Исходя из технического задания, была выбрана структурная схема
усилителя рис.1
Структурная схема усилителя
Uвх Входной Предусилитель
Делитель
Фазоинвертор Оконечный
каскад
Рис.1
Входной делитель даёт возможность делить входной сигнал в соотношениях
1:1, 1:10, 1:50.
Предусилитель обеспечивает большой коэффициент усиления при
минимальных искажениях.
Фазоинвертор обеспечивает на выходе одинаковые по модулю и разные по
фазе напряжения.
Оконечный каскад обеспечивает усиление мощности сигнала для
эффективного управления нагрузкой. Так как он вносит в сигнал
максимальные искажения, то его коэффициент усиления этого каскада
выбирают небольшим.
Входной делитель
С1
R1
C2 R2 C3 R3
Рис №2
Зададимся
R1=100кОм
С1=220пФ
K1= 0.1 ( коэффициент деления 1:10)
K2=0.02 ( коэффициент деления 1:50)
C1R1= C2R2= C3R3
R2=R1*K1/(1-K1)
R3=R1*K2/(1-K2)
R2=11кОм
R3=2кОм
Рассчитаем СI
Пусть С1=220пФ
Тогда С2=С1*R1/R2=2нФ
С3=С1*R1/R3=10.8 нФ
Номинальные значения:
R2=11кОм С2=2 нФ
R3=2кОм С3=11 нФ
Предварительный усилитель
C1 DA1 C2 DA2 C3 DA3
( ( (
( ( (
R2 R4 R6 R7
R1 R3 R4
Рис. 3
Первый и второй каскад (DA1,DA2) предусилителя идентичны и построены на
ОУ 140УД5А
Расчёт ведем для одного каскада.
Коэффициент усиления ОУ определяется по формуле:
Возьмём коэффициент усиления DA1 и DA2 K01*=16
Возьмем R1=10 кОм
Тогда: R2=R1(K0-1)= 150кОм
Верхняя граничная частота при K0=16, fВ=5МГц (справ. данные)
Нижняя граничная частота при C1=1мкФ
Возьмём С4=С5=1 мкФ R7=100кОм R6=33кОм
Третий каскад (DA3) предусилителя построен на ОУ 140УД10
В последним третьем каскаде введена регулировка коэффициента усиления
всего усилителя. Зададимся условием чтобы его минимальный коэффициент
усиления был равен: К0=3 он зависит от величен сопротивлений R5 и R6
При R5=10кОм и R6=20кОм коэффициент усиления составит K0min=3
Рассчитаем верхнюю частоту всего усилителя по формуле:
Обеспечим при этом длительность фронта равной:
(Ф=0.35/fВ=0.34 мкс
что для (И=5мкс составляет менее 7%
Рассчитаем нижнюю частоту всего усилителя по формуле
fн= fнпр+fнфаз+fнокон=5+16+260=281Гц
Для предварительного усилителя
(нпр=С4*Rвх=0.1с
fнпр= 1/(2(*(нпр)=1.6 Гц
Для фазоинвертора
(нфи=С7*R10=0.01с
fнфи= 1/(2(*(нфи)=16 Гц
Для предоконечного каскада
(нпре=С8*Rвх=1с
fнпре= 1/(2(*(нпре)=0.2 Гц
Для оконечного каскада
fнокон=260 Гц
RЭоб=0.5RЭ1=1780Ом
Расчет транзисторов на мощность
Обозначение Рассеиваемая мощность Примечания
R1 0.0625 мкВт
R2 0.625 мкВт
R3 2,5 мкВт
R4 17мкВт
R5 5мкВт
R6 0.272мВт
R7 80мкВт
R8 0.435мВт
R9 1.7мВт
R10 10мВт
R11 0,14Вт
R12 0.18Вт
R13,R20 0.91Вт
R14,R21 0.4Вт
R15,R19 5.4Вт Необходим радиатор
R16,R18 1.7Вт
R17 1Вт
Заключение
В ходе данной работы был спроектирован электронный усилитель,
позволяющий усиливать переменное напряжение. Параметры данного усилителя
соответствуют техническим требованиям.
Библиографический список.
1. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности.
Справочник. Под.ред. А.В.Голомедова. Москва,; Радио и связь, 1994
2. Интергральные микросхемы. Операционные усилители. Справочник.
Москва,; ВО “Наука”,1993.