Розробка підсилювача вимірювального генератора

Анотація

УДК 621.383.9

С. Стецюк. Підсилювач вимірювального генератора. Курсовий проект з дисципліни “Пристрої підсилення сигналів” / - Вінниця: ВНТУ, 2007. – 34 с. На українській мові.

Рисунків 11, таблиць 4, бібліографія 9.

 В даному курсовому проекті розробляється підсилювач вимірювального генератора за заданими вимогами: вихідною напругою, верхньою та нижньою робочими частотами, частотними спотвореннями в області верхніх та нижніх частот, коефіцієнтом гармонік.

Також проводиться моделювання синтезованого пристрою на ЕОМ за допомогою моделюючого пакету.

 Каскади попереднього підсилення, каскади кінцевого підсилення, коефіцієнт нелінійних спотворень, коефіцієнт частотних спотворень в області верхніх та нижніх частот, смуга робочих частот.

Вступ.

Генератор це є лабораторний пристрій, за допомогою якого можна проводити дослідження електричних систем різної складності, шляхом з’єднання входу системи з виходом генератора

Вимірювальний генератор – це пристрій, на виході якого можна одержати сигнал гармонічної форми (або близької до неї, при цьому коефіцієнт нелінійних спотворень незначний) в широкому діапазоні частот (в нашому випадку від 200 кГц до 20 МГц).

Одним з основних структурних елементів генератора є широкосмуговий підсилювач, який підсилює сигнал низького рівня з ви­хо­ду автогенератора (для генерування сигналів зазначеного діапазону частот можуть використовуватися LC- або RC-автогенератори на базі операційного під­силювача). Від широкосмугового підсилювача залежать такі основні пара­метри вимірювального генератора, як вихідна потужність, вихідна нап­ру­га, коефіцієнт нелінійних спотворень і т. і. Окрім цього підсилювач має забезпечити рівномірність амплітудно-частотної характеристики в ді­апазоні робочих частот вимірювального генератора.

Такі підсилювачі можуть розроблятися як з використанням транзисторів так і з використанням інтегральних мікро­схем (ІМС). Застосування ІМС ОП, які мають коефіцієнт підсилення за напругою 1000 – 20000 разів, дозволяє по­рів­ня­но легко розв’язати питання реалізації підсилювача вимірювального генератора в якому верхня гранична частота робочої смуги частот не є значною (в межах 5МГц). У випадку реалізації підсилювача вимірювального генератора з верхнею робочою частотою діапазону більшою ніж 5 МГц, реалізація підсилювача простіша на високо- частотних транзисторах. Для забезпечення заданих вимог технічного завдання в кожен каскад необхідно вводити від’ємний зворотній зв’язок, який покращує такі параметри як нелінійні спотворення, частотні спотворення, але погіршує такий параметр каскаду як коефіцієнт підсилення.

Необхідну (за технічним завданням) вихідну потужність і напругу до­зволяє одержати використання безтрансформаторного каскаду кінцевого підсилення на біполярних транзисторах. Цей схемний варіант має незначні частотні та нелінійні спотворення і дозволяє розвивати значну потужність на виході.

Але в даному курсовому проекті буде розроблений підсилювач вимірювального генератора на операційних підсилювачах. Це дозволить зменшити затрати на монтаж схеми, оскільки кількість елементів менша ніж при реалізації пристрою на транзисторах.

1 Розрахунок структурної схеми пристрою

1.1 Попередній розрахунок каскаду кінцевого підсилення

Приймемо опір навантаження розроблюваного підсилювача вимірювального генератора 600 Ом, тобто навантаження представлене у вигляді приладу підключеного до виходу розроблюваного підсилювача з вхідним опором 600 Ом.

Вибір схеми каскаду кінцевого підсилення проводитимемо з урахуванням наступних факторів:

·  Вихідна напруга (потужність);

·  значення частотних, нелінійних спотворень;

·  особливості експлуатації (стаціонарний, переносний);

·  коефіцієнт корисної дії.

Використання двотактної схеми підсилювача потужності в кінцевому каскаді дозволить реалізувати максимальний коефіцієнт корисної дії. Цей параметр в багатьох випадках є дуже важливим, але не завжди. З іншого боку двотактна схема вимагає більшої кількості елементів, збільшуються габарити друкованої плати, ускладнюється монтаж пристрою.

При роботі транзистора в режимі класу „А” нелінійні та частотні спотворення мінімальні, але коефіцієнт корисної дії невеликий. Однотактна схема каскаду кінцевого підсилення зменшує кількість активних елементів, та спрощує схему. Це в свою чергу зменшить затрати на елементи та монтаж підсилювача.

Виходячи з вищезгаданих умов застосуємо однотактну схему ввімкнення каскаду кінцевого підсилення. Введення від’ємного зворотнього зв’язку дозволить покращити основні параметри підсилювача.

Отже, розрахунок вихідної потужності будемо проводити з урахуванням глибини зворотного зв’язку А=4.

Вибір транзисторів проводять за такими основними параметрами: