Проектирование и расчет полосового усилителя с коэффициентом усиления: К0=20, страница 5

¦, Гц	5*104	6*104	8*104	105	2*105	5*105	106	2*106	3*106
Log ¦	4.699	4.778	4.903	5	5.301	5.699	6	6.301	6.477
j (w)	0,769	0,675	0,532	0,43	0,178	-0,066	-0,272	-0,563	-0,769

¦, Гц	4*106	5*106	7*106	107	1.5*107	108
Log ¦	6.602	6.699	9.845	7	7.176	8
j (w)	-0,915	-1,021	-1,159	-1,274	-1,37	-1,54

Рис. 17. ФЧХ полосового усилителя.

Рис. 18. ЛФЧХ полосового усилителя.

8.  Проектирование и расчет источника питания.

8.1  Разработка схемы источника питания.

Полосовой усилитель вместе с сопротивлением нагрузки является потребителем, получающим электроэнергию от источника питания.

Потребляемый одним ОУ К154УД4 ток питания I`_n=6 mA. Все три ОУ потребляют I”_n=3*I_n=3*6=18 [mA].

Максимальный ток через нагрузку I_н=U_вых/R_н=12/1*10³=12*10^-3 [A].

Следовательно, суммарный ток, потребляемый усилителем:

I^*_н=I”_n+I_н=18+12=30 [mA].

Поскольку для ОУ требуются два напряжения разной полярности, то источник должен быть двуполярным. Для обеспечения выходного напряжения U_вых=±12 В напряжение питания выберем U_п=±15 В.

В качестве источника питания будем использовать мостовой выпрямитель с параметрическим стабилизатором на эммитерном повторителе рис. 19.

Ток, вырабатываемый мостовым выпрямителем I_a, равен сумме тока I_н (ток потребления усилителя) и тока через стабилитрон I_ст (для маломощного стабилитрон порядка 10 мА). I_a=I^*_н+I_ст=30+10=40 [мА].

 

Рис. 19. Источник питания.

8.2  Расчет мостового выпрямителя.

Спроектируем мостовой выпрямитель с минимальным значением выходного напряжения U_{a min}=18В при выходном токе 80 мА и минимальным напряжением пульсаций U_brss=2В.

Действующее выходное напряжение под нагрузкой

U_a¥=U_{a min}+2/3 U_brss=18+1,333=19,333[В].

Найдем номинальную мощность трансформатора.

P_N=2*d*I_a(U_a¥+2*U_D);

Где 2 – источник двуполярный;

d=1,2 – коэффициент формы;

U_D – прямое падение напряжения на открытом диоде.

P_N=4,1 Вт.

Выберем сердечник типа М42 с коэффициентом потерь ¦_v=1,31 на номинальную мощность P_N=4 Вт. Для дальнейших расчетов необходимо использовать внутреннее сопротивление сетевого трансформатора. Для его определения требуется знать номинальное выходное напряжение трансформатора U_{N эфф}. Найдем U_{N эфф} итерационным путем. На первом шаге итерации зададим           U_{N эфф}»U_{a min}»18 В. Тогда внутреннее сопротивление трансформатора:

 

Соответствующее действующее выходное напряжение под нагрузкой:

 

где R_v=U_a¥/I_a – эквивалентное сопротивление нагрузки.

-                          - выходное напряжение ненагруженной схемы.

Итак,

В   

Полученное значение оказалось на                                             выше определенной ранее величины, поэтому на следующем шаге итерации уменьшим заданное значение номинального напряжение трансформатора U^”_Nэфф=13,5 В.

 

Тогда

U^”_a¥=19,13 В.

Следовательно, U^”_a¥= U_a¥, а данные трансформатора следующие:

U_Nэфф=13,5 В, I_Nэфф=P_N/2U_N=0,15 А.

По вычисленным данным выберем параметры первичной обмотки трансформатора для напряжения 220 В и рассчитаем параметры вторичных обмоток:

1)  w₁=4716 – число витков первичной обмотки;

2)  d₁=0,09 мм – диаметр провода первичной обмотки;

3)  w₂/U₂=28,0 [1/В] – приведенное число витков первичной обмотки;