Расчет усилителя мощности низкой частоты

Министерство образования    Республики Беларусь   

Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»

Кафедра радиоэлектроники

Курсовая работа

По курсу:

“Аналоговые электронные устройства”

на тему:

“Расчет усилителя мощности низкой частоты ”

Вариант № 5

Выполнил:                                                                  Студент группы 10-ПЭЛ

Проверила:                                                                                 

Новополоцк 2012

Содержание:

Введение …………………………………………….……………………………….....     3

Задание и исходные данные……………………………………………………………    3

Структурная схема усилителя и её обоснование……………………………………..     4

Ориентировочная принципиальная схема……………………………………...……..     6

  Расчёт параметров выходного каскада усилителя……………………………………     8

  Расчёт нелинейных искажений выходного каскада усилителя……………………..    13

Расчёт предвыходного каскада усилителя…………..………………………………..    17

Расчёт параметров входного каскада усилителя…....………………………………..    22

Расчёт параметров ООС ……………………………………………………………….   26

Принципиальная схема усилителя и перечень элементов…………………………...   28

 

Введение.

Электронные приборы – устройства, принцип действия которых основан на использовании явлений связанных с движущимися потоками заряжённых частиц. В зависимости от того как происходит управление, электронные приборы делят на вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые. В настоящее время трудно назвать такую отрасль, в которой в той или иной степени не применялась бы электроника. Начиная от простых бытовых приборов, к примеру: телевизионные передатчики и приёмники, телеграфная аппаратура и аппаратура для междугородней связи, до космической и авиационной летательной техники, также и во всех видах транспорта, в медицине и т.д. 

Одним из наиболее важных применений электронных приборов является усиление электрических сигналов, т.е. увеличение их мощности, амплитуды тока или напряжения до заданной величины. В настоящее время усилительные устройства развиваются во многих направлениях, расширяется диапазон усиливаемых частот, выходная мощность. В развитии усилительных устройств широкие перспективы открывает применение интегральных микросхем.

Исходные данные:

1.  Выходная мощность  - Р_н=10 Вт;

2.  Сопротивление нагрузки - R_н=3 Ом;

3.  Коэффициент гармоник - k_г ≤1,5 %;

4.  Полоса усиливаемых частот:

F_н=80 Гц;

F_в=15 кГц;

5.  Коэффициент частотных искажений:

M_н=6 дБ;

M_в=6 дБ;

6.  Источник сигнала (детектор приемника)

E_с=0,4 В;

R_с=50 кОм;

7.  Напряжение питания - U_пит=15 + 15 В.

1.   Составление структурной схемы усилителя

Определим общий коэффициент усилителя:

Для обеспечения высокого КПД в качестве выходного каскада выбирается двухтактный бестрансформаторный усилительный каскад в режиме работы АВ. Именно к нему предъявляются основные требования к линейности усиления, КПД, согласование с нагрузкой и обеспечение выходной мощности. На основании этих требований выбирается двухтактный каскад на основе эмиттерного повторителя. Его коэффициент усиления колеблется в пределах от десятков до сотен раз.

Предвыходной каскад должен будет обеспечить существенное усиление по мощности. Наиболее высоким коэффициентом усиления по мощности обладает каскад с общим эмиттером. При наличии ООС почти не искажает сигнал, при некоторых потерях мощности, и обладает одним недостатком – он инвертирует сигнал.

В качестве входного используется как правило эмиттерный или истоковый повторитель. Иногда может использоваться каскад с общим эмиттером, охваченный глубокой отрицательной обратной связью. Каждый из них имеет большое входное и малое выходное сопротивление. Коэффициент усиления по напряжению таким каскадов невысок (близок к 1), при этом сигнал усиливается по току. Таким образом, мы получим дополнительное усиление по мощности. Эмиттерный повторитель и каскад с ОЭ и глубокой ООС имеет коэффициент усиления близкий к собственному усилению транзистора по току (десятки-сотни), истоковый повторитель способен усилить сигнал на порядок выше, но мощность выходного сигнала у него несколько ниже.

Общий коэффициент усиления оценивается исходя из используемых каскадов.

Из этого соотношения видно, что усилитель с такой структурой в состоянии обеспечить заданное усиление.

Для коррекции усиления, уменьшения искажений, повышения стабильности работы усилителя вводится общая отрицательная обратная связь. Таким образом, структурная сема будет иметь вид:

Рис. 1. Структурная схема УЗЧ

 

2.    Ориентировочная принципиальная схема.

Ориентировочная принципиальная схема в соответствии со структурной.

Выходным каскадом, будет выбран двухтактный бестрансформаторный каскад класса АВ на комплементарных транзисторах.

Рис 2. Двухтактный выходной каскад на комплементарных транзисторах.

Выходной каскад по сути является аналогом эмиттерного повторителя, представленного схемой на комплементарных транзисторах, т. к. схема питается от двухполярного источника питания (+-15 В). Режим АБ выбран для того, чтобы получить нормальный (относительно режима А) КПД и нормальное (относительно режима Б) нелинейное искажение.