Проектирование и расчет усилителя низкой частоты (выходная мощность - 7 Вт, коэффициент частотных искажений - 3 дБ)

totМинистерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра ППиМЭ

Пояснительная записка

к курсовой работе по курсу

Схемотехника АЭУ

На тему:

Проектирование и расчёт усилителя низкой частоты

Вариант 26

Выполнил:

Студент: Суханов В.А.

Группа: РС8-62

Дата:

Новосибирск 2009

Содержание

Содержание - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2

Исходные данные - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3

Введение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4

Эскизный расчет усилителя - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5

Расчет оконечного каскада - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6

Расчет термостабилизации - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11

Расчет предварительного каскада - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12

Заключение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -13

Список литературы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -14

Приложение

·  Выходная ВАХ (Рис.1) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15

·  Входная ВАХ (Рис.2), Проходная характеристика (Рис.3) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16

·  Схема электрическая принципиальная - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17

·  Перечень элементов - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18

·  Печатная плата - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19

·  Сборочный чертеж - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20

Исходные данные

Выходная мощность: P_вых = 7 Вт

Коэффициент не линейных искажений: K_г ≤ 6.5 %

Верхняя частота: F_в = 14 КГц

Нижняя частота: F_н = 63 Гц

Минимальная температура окружающей среды: T_min = -15 ⁰C

Максимальная температура окружающей среды: T_max = 40 ⁰C

Входное сопротивление: R_вх ≥ 200 Ом

Входное напряжение: U_вх  ≤ 150 мВ

Сопротивление нагрузки: R_н = 50 Ом

Коэффициент частотных искажений: M_в/M_н = 3/3 дБ = 1.413

Введение

Усилитель низкой частоты (УНЧ) обычно является часть какого-либо радиотехнического устройства, и поэтому технические условия на усилитель определяются техническими условиями на все устройство.

Исходными техническими условиями являются:

1.  Полоса пропускания

2.  Коэффициент усиления по току или напряжению или мощности

3.  Амплитудно-частотные искажения

4.  Нелинейные искажения, характеризуемые коэффициентом гармоник

5.  Выходной эффект, определяемый выходным током или напряжением или мощностью

6.  Динамический диапазон

7.  Входное сопротивление

В данной работе приводится расчет УНЧ. УНЧ состоит из оконечного каскада, предварительного каскада. Расчет оконечного каскада проводится для двухтактной беcтрансформаторной схемы на транзисторах, включенных по схеме с общим коллектором. Режим берется АВ. Расчет предварительного каскада сводится к расчету операционного усилителя. В конце расчетов приводится схема, перечень элементов, входящих в схему и сборочный чертеж оконечного каскада.

Эскизный расчет усилителя

Исходя из критериев проектирования, выберем двухтактную беcтрансформаторную схему оконечного каскада на транзисторах с включением транзисторов по схеме с общим коллектором. Режим работы AB. Это позволит нам добиться заданной мощности и получить заданный коэффициент гармоник.

Для этого нам подойдут транзисторы КТ814Б (p-n-p) и КТ815Б (n-p-n). Они имеют одинаковые параметры, но разный тип проводимости.  [2, Стр.436-440]

Параметры транзисторов:

Постоянный ток коллектора = 1.5 А

Постоянно напряжение коллектор-эмиттер = 40 В

Граничная частота = 3 МГц

Статический коэффициент передачи тока = 70

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при T = 25⁰C = 10 Вт

Проверим правильность выбора транзистора.

Предположительная мощность рассеяния на коллекторе равна

Вт   [1, Стр.16, 26]

Для транзисторов КТ814Б, КТ815Б допустимая мощность рассеяния на коллекторе при t=+25С равняется 10 Вт. При повышении температуры на 1 градус мощность уменьшается линейно на 0.1 Вт. Значит, максимально допустимая мощность при t=+40С составляет:

Должно выполняться неравенство

P_{к доп} ≥ P_к        

Неравенство выполняется

8.5 ≥ 2.7

Проверим по частотным свойствам

f_a(1 - α) ≥    [1, Стр.26]

f_a = 3 МГц и  α = β/(1-β) = 0.986

Подставим и получим

42.25  ≥  21.78

Расчет оконечного каскада