Расчет активных фильтров. Расчёт выходного усилительного каскада. Расчёт параметров трансформатора. Классификация электронных усилителей

СОДЕРЖАНИЕ:

Задание ………………………………………………………………………2                

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

Анализ задачи ………………………………………………………………4

Расчет  активных фильтров ……………………………………………....5

Расчёт ФВЧ ………………………………………………………….. 5

Расчёт ФНЧ ………………………………………………………….. 8

Расчёт выходного усилительного каскада ……………………………..11

Расчёт АЧХ и ФЧХ усилителя …………………………………………...12

Расчёт блока двуполярного питания  .......................................................14

Расчёт стабилизатора напряжения ……………………………….14

Расчёт сглаживающего фильтра          ………………………………….15

Расчёт мостового выпрямителя …………………………………...15

Расчёт параметров трансформатора ……………………………...16

Создание печатных плат …………………………………………………..17

Вывод  ………………………………………………………………………..19

Список литературы ………………………………………………………...20

ВВЕДЕНИЕ

Усилительным устройством  называется устройство, в нагрузку которого поступает усиленный по мощности входной сигнал. Эффект усиления сигнала по мощности наблюдается только в том случае, когда имеется источник энергии, за счёт которого можно увеличить мощность сигнала на выходе. В зависимости от вида энергии, отбираемой от источника питания, усилители делятся на электрические, пневматические, механические и др.

Среди множества современных электронных устройств усилители электрических сигналов получили самое широкое распространение. Они применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, телевидения, измерительной технике, автоматике, вычислительной технике, в устройствах бытовой техники и т.п. Поэтому трудно переоценить значение усилителей для науки и технике.

Неотъемлемой частью любого усилителя является источник питания, который в большинстве случаев представляет собой источник постоянного тока (выпрямитель, химический источник тока, и т.п.). Следует отметить, что в электронных усилителях может быть не один, а два и более источника питания. В магнитных и в диэлектрических усилителях, а иногда и в мощных оконечных каскадов оконечных усилителей, применяются источники переменного тока.

В качестве усилительных элементов в усилителях используются биполярные и полевые транзисторы, аналоговые ИМС, лампы, тиристоры, для усиления электрических сигналов в них в основном применяются явления проводимости в полупровод-никах или  вакууме.

Классификация электронных усилителей только по назначению (измерительные, радиолокационные, следящих систем) не раскрывает всех их особенностей т.к. усилители различного назначения могут обладать одинаковыми свойствами. Поэтому, подразделяя усилители на типы:

1.  Полосу и абсолютные значения усиливаемых частот.

2.  Характер входного сигнала.

3.  Назначение усилителя.

4.  Используемые УЭ.

5.  Тип источника питания.

Все усилители характеризуются полосой пропускания Df, которая равна разности верхней f_в и нижней f_н граничной (сопрягающей) частот. Полоса пропускания усилителя, как правило, связывается с шириной спектра усиливаемого сигнала.

Если избирательность обеспечивается за счёт использования колебательных контуров, избирательный усилитель называется резонансным. Избирательные усилители с плоским или многогорбым средним участком и резко ограниченными краями АЧХ называется полосовыми. Имеется и специальные узкополосные усилители с полосой пропускания в несколько герц. По назначению усилителя делятся на усилители напряжения, тока и мощности. По последнему признаку усилители делятся на полупроводниковые и ламповые, магнитные, диэлектрические, изолирующие.

Анализ задачи:

Согласно заданию, необходимо обеспечить коэффициент усиления К=50, в полосе частот от 45МГц до 100МГц. Также необходимо учесть, что для обеспечения данного коэффициента усиления на границах заданного диапазона частот следует увеличить коэффициент до .

 Для выполнения поставленной задачи построим усилитель на базе трех каскадов из операционных усилителей, охваченных обратной связью (рис. 1). Два первых каскада будут иметь цепи частотной коррекции первого порядка и будут выполнять функции фильтра нижних и верхних частот. Коэффициенты усиления соответственно  и . Последний, выходной каскад будет усиливать отфильтрованный сигнал до требуемого:

Рис.1. Усилитель верхних частот

Также необходимо обеспечить отклонение коэффициента усиления на всем диапазоне частот не более 1%. Столь малый допуск приводит к решению принять коэффициенты усиления всех трех каскадов как можно точнее к выбранным значениям. Также погрешность внесут несоответствие рассчитанных параметров элементов по отношению к реальным элементам с их допусками, а также  отклонение реальных элементов при сборке схемы.

В качестве ОУ применим HA17741G [7].

РАСЧЁТ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ

Фильтр низких частот:

Фильтр нижних частот представляет собой устройство, которое пропускает сигналы нижних частот и  задерживает сигналы верхних. Рассчитаем ФНЧ, представленный на рисунке 5.

Рис.2 Активный ФНЧ первого порядка

Передаточная функция ФНЧ в общем виде для фильтров первого порядка записывается в виде [5]:

Примем коэффициент усиления К= , тогда получим

Возьмем R₂ для нахождения R₃ равным 1 кОм, тогда получим