Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Конструирование и расчет генератора синусоидальных импульсов с усилителем мощности

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 13.07.2012. Сдан: 2011. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования РБ 

Лидский колледж учреждения образования  «Гродненский государственный
университет имени Янки Купалы». 

Проектирование  генератора звуковой частоты с усилителем мощности
Курсовой  проект
Пояснительная записка

КР 2–380131.037.000.П3

     Разработал:                Д.И.Бубен

      Руководитель:         В.Е.Мишин

 
2007 

Введение
   Промышленная  электроника является частью общего понятия – электроника. Электроника  представляет собой бурно развивающуюся  отрасль науки и техники. Электроника  представляет собой отрасль науки и техники, занимающуюся изучением принципов устройства, работы и применения различных электронных приборов.
     К физической электронике относят: электронные  и ионные процессы в газах и  проводниках. На поверхности раздела  между вакуумом и газом, твердыми и жидкими телами. К технической электронике относят изучение устройства электронных приборов и их применение. Область посвященная применению электронных приборов в промышленности называется Промышленной Электроникой.
     Успехи электроники в значительной степени стимулированы развитием радиотехники. Электроника и радиотехника настолько тесно связаны, что в 50–е годы их объединяют и эту область техники называют Радиоэлектроника. Радиоэлектроника сегодня это комплекс областей науки и техники, связанных с проблемой передачи, приема и преобразования информации при помощи эл./магнитных колебаний и волн в радио и оптическом диапазоне частот. Электронные приборы служат основными элементами радиотехнических устройств и определяют важнейшие показатели радиоаппаратуры. С другой стороны многие проблемы в радиотехнике привели к изобретению новых и совершенствованию действующих электронных приборов. Эти приборы применяются в радиосвязи, телевидении, при записи и воспроизведении звука, в радиолокации, в радионавигации, в радиотелеуправлении, радиоизмерении и других областях радиотехники.
   Современный этап развития техники характеризуется  все возрастающим проникновении  электроники во все сферы жизни  и деятельности людей. По данным американской статистики до 80% от объема всей промышленности занимает электроника. Достижения в области электроники способствуют успешному решению сложнейших научно–технических проблем. Повышению эффективности научных исследований, созданию новых видов машин и оборудования. Разработке эффективных технологий и систем управления: получению материала с уникальными свойствами, совершенствованию процессов сбора и обработки информации. Охватывая широкий круг научно–технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных областях знаний. При этом с одной стороны электроника ставит задачи перед другими науками и производством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследования. Предметами научных исследований в электронике являются:
1.      Изучение законов взаимодействия  электронов и других заряженных  частиц с эл./магнитными полями.
2.      Разработка методов создания  электронных приборов в которых  это взаимодействие используется для преобразования энергии с целью передачи, обработки и хранения информации, автоматизации производственных процессов, создания энергетических устройств, создания контрольно–измерительной аппаратуры, средств научного эксперимента и других целей. 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Анализ  технического задания
Генератор звуковой частоты — один из популярных измерительных приборов. Он обладающий хорошими параметрами и в то же время простой по конструкции.
     Обычно  генератор звуковой частоты используют при налаживании монофонических и стереофонических усилителей ЗЧ, снятии амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), проверке искажений сигнала различными усилительными устройствами. Для проведения таких работ желательно пользоваться генератором с диапазоном частот 10 Гц... 100 кГц, амплитудой выходного сигнала до 1 В. Важно также, чтобы она не изменялась при изменении частоты генератора. И, конечно, коэффициент гармоник генератора должен быть возможно малым (0,1.. .0,2 %).
Чтобы выполнить подобные требования, генератор  можно построить на базе усилителя с частотно-зависимой цепью положительной обратной связи. В качестве такой цепи обычно используют так называемый мост Вина либо двойной Т-мост. Малые нелинейные искажения удается получить при подборе элементов моста с большой точностью. Правда, это относится к генератору с фиксированной частотой. Для перестраиваемого же генератора возникают дополнительные сложности из-за необходимости подбирать сдвоенный переменный резистор с согласованным (с точностью не хуже 1 %) изменением сопротивления каждого резистора.
     Однако  существуют генераторы, в которых  в частотозадающих цепях стоят  фазовращатели. Они позволяют получить малые нелинейные искажения без  специального подбора элементов.
      В качестве генератора звуковой частоты  могут применяться RC-генераторы, а так же мультивибраторы.
     Усилитель мощности предназначен для передачи больших  мощностей сигнала без  искажений в низкоомную нагрузку. Обычно они являются выходными каскадами  многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является выделение на нагрузке возможно большей мощности. Усиление напряжения в нём является  второстепенным фактом.          Для того  чтобы  усилитель отдавал в нагрузку максимальную мощность, необходимо выполнить условие Rвых= Rн . 
              Основными показателями усилителя мощности являются: отдаваемая в нагрузку полезная мощность Pн , коэффициент полезного действия h , коэффициент нелинейных искажений Kг   и полоса пропускания АЧХ.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Разработка  принципиальной схемы
Разработка  принципиальной схемы генератора звуковой частоты.
В качестве генератора звуковой частоты могут  быть RC-генератор, мультивибратор показанные на (Рис.   ).

            а)      б)
               Рис.  
    а) –  схема мультивибратора; б) – схема  RC-генератора; 

     Мультивибратор  – это релаксационный генератор прямоугольных импульсов с самовозбуждения. Мультивибратор, как и триггер, представляет собой двухкаскадный реостатно-емкостный усилитель на транзисторах, включен6ных по схемы с общим эмиттером. Выход каждого каскада этого усилителя соединен со входом другого каскада, а в результате чего обеспечивается глубокая положительная обратная связь.
           Мультивибратор может  быть симметричным и несимметричным. Если выполняется условие RК1 =RК2; RБ1= RБ2; C1=C2 и транзисторы однотипны, то мультивибратор называется симметричным и скважность выходного сигнала UК1 или UК2 равно двум.
       Рассмотрим работу симметричного  мультивибратора как наиболее  простого. Так как схема симметрична,  то можно предположить, что после  её включения токи в транзисторах  и напряжения на конденсаторах достигает одинаковой величины и мультивибратор будет  находиться в равновесии. 

     Однако  устойчивое состояние, при котором  оба транзистора открыты, невозможно. Устройство мгновенно переходит  в состояние, при котором один транзистор открыт, а другой закрыт. В этом состоянии транзистор поддерживается в режиме насыщения отрицательным смещением, которое подаётся от - EК через резистор RБ , а закрытый – в состоянии отсечки положительным напряжением ёмкости, прикладываемым к базе. Это состояние мультивибратора сохраняется до тех пор, пока не разрядиться ёмкость, поддерживающая один транзистор запертым. Как только заряд ёмкости закончится, схема переключится в новое состояние. Таким образом транзисторы в мультивибраторе по очереди находятся или в режиме отсечки или в режиме насыщения и с каждого коллектора можно снять прямоугольные импульсы с амплитудой , почти равной величине источника питания.
     Расчёт  мультивибратора разбивается на расчёт статического режима из условия  надёжного обеспечения двух временно устойчивых состояний и расчёт динамического режима из условия обеспечения необходимого быстродействия и частоты следования импульсов.
     Исходными данными для расчёта обычно являются: амплитуда выходного напряжения Um (или напряжение источника питания EК ), частота f, длительность импульса (если мультивибратор несимметричный) и длительность фронта импульса.
     В процессе расчёта необходимо выбрать  тип транзистора, определить значения напряжения источника питания EК (если оно не задано), величину ёмкости конденсатора C1, значение резистора смещения RБ и нагрузки RК. 
 
 
 
 
 
 
 

Разработка  принципиальной схемы  усилителя мощности.
В качестве усилителя мощности могут быть усилители  мощности низкой частоты, а так же однотактные усилители мощности работающие в режиме А (Рис.    )

            а)     б)    
               Рис.
а) – схема  однотактного усилителя мощности работающего  в режиме А;
б) – схема  усилителя мощности низкой частоты;  
        Усилитель мощности низкой частоты  предназначен для передачи больших  мощностей сигнала без искажений в низкоомную нагрузку. Обычно они являются выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основной задачей усилителя мощности является выделение на нагрузке возможно большей мощности. Усиление напряжения в нём является  второстепенным фактом. Для того  чтобы  усилитель отдавал в нагрузку максимальную мощность, необходимо выполнить условие RВЫХ= RН .               
 Основными  показателями усилителя мощности  являются: отдаваемая в нагрузку  полезная мощность PН , коэффициент полезного действия h , коэффициент нелинейных искажений KГ и полоса пропускания АЧХ.  
        Для повышения стабильности работы  усилителя мощности предварительный  и оконечный каскады охвачены  общей последовательной отрицательной  обратной связью (ООС) по напряжению. В качестве разделительного элемента на входе УМ применён конденсатор CР . В качестве источника питания применён двухполярный источник с напряжением EК = ± 15 В.
      Режим класса А характеризуется  низким уровнем нелинейных искажений (KГ ? 1%) низким КПД  (h <0,4). На выходной вольт-амперной характеристике (ВАХ) транзистора (см. рис. 2.1)  в режиме класса А  рабочая точка ( IK0 и UKЭ0) располагается на середине нагрузочной прямой так, чтобы амплитудные значения сигналов не выходили за те пределы нагрузочной прямой, где изменения тока коллектора прямо пропорциональны изменениям тока базы.  При работе в режиме класса А транзистор всё время  находится в открытом состоянии и потребление мощности происходит в любой момент. Режим усиления класса А  применяется в тех случаях, когда необходимы минимальные искажения  а  PН  и h не имеют решающего значения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Разработка структурной схемы.    

 

 
 

     Как видно из рисунка данное устройство состоит из четырёх основных блоков: генератор звуковой частоты, усилитель  мощности, блок питания, громкоговоритель.
     В этой схемы в роли генератора звуковой частоты служит мультивибратор на p-n-p транзисторах.
     В роли усилителя мощности служит усилитель  мощности нижней частоты.
    В блок питания входит выпрямитель, представляющий из себя диодный мост на диодах VD1-VD4, полевой и биполярный транзисторы VT5 и VT4.
    В виде нагрузки используется громкоговоритель 0,15ГД-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчёт  усилителя мощности
Произведём  расчёт двухтактного усилителя мощности по следующим параметрам :
Полоса  усиливаемых частот F1=5 кГц; мощность в нагрузке Pвых=2 Вт; мощность в нагрузке Rн=8 Ом; коэффициенты частотных искажений Mив=1,18; коэффициент гармоник Kг?10% ; температура окружающей среды t°окр=50°;

         Рис.
Этим  условиям удовлетворяет громкоговоритель 0,15ГД-1
1. Производим выбор транзистора по рассеиваемой на коллекторе мощности и предельной частоте усиления.
Определяем  выходную мощность, обеспечиваемую одним  транзистором в коллекторной цепи. Задаваясь к. п. д. выходного трансформатора Tpt в соответствии с табл. 3 (? тр=0,7) и учитывая, что каждый транзистор обеспечивает мощность в нагрузке, равную Pвых/2, получаем:

Соответственно  общая выходная мощность транзисторов:

Мощность, рассеиваемая  на  коллекторе   каждого   транзистора, равна:

где  .
 С учетом коэффициента запаса Kз=0,85 получаем:

Так как  предусматривается работа усилителя  мощности при t°окр=50°, то максимально допустимую мощность транзистора следует вычислять по формуле:

Исходя  из заданного коэффициента частотных  искажений Мв  определяем требование к транзистору по предельной частоте усиления (без учета влияния трансформатора): 


Этим  условиям удовлетворяет транзистор МП39Б. Его основные данные:
Pк.макс.20°=150 мВт (без теплоотвода); UКЭ.макс=-15В; h21Э=20?60; fh21б=0,5 мГц;
fh21Э=12.5 кГц; Iк.макс=150мА (в режиме насыщения); IКБО=15мкА; UКЭнас?UКЭмин=-1 В; транзистор p-n-p типа.
Расчёт  производиться для среднего значения h21Э=40. Для удовлетворительной симметрии двухтактного усилителя мощности подбираются два транзистора, у которых различие   h21Э составляет  не более 30%,  т. е. h21Э’/ h21Э”=1.3
На коллекторные характеристики транзистора МП39Б  (рис. 1)  нанесена характеристика допустимой мощности, приведенной к t°окр=50°С:
2. Определяем режим транзистора по постоянному току. По коллекторным характеристикам определяем UКЭмин ?UКЭмин =—1 В и по формуле находим постоянную составляющую коллекторного напряжения:
 

Принимаем UКЭП?7 В и по формуле находим амплитуду коллекторного  напряжения .Принимаем =5,5В. В режиме В как и в режиме А, должно выполняться:

Максимальное  значение коллекторного тока

где IKm— значение  амплитуды  коллекторного  тока,  определяющее колебательную мощность в коллекторных цепях обоих транзисторов.
Выбираем  точку покоя на входной динамической характеристике, которая практически совпадает со статической базовой характеристикой, снятой при UКЭ=-2 В (рис.   ). Если на этой характеристике выбрать точку покоя П' с координатами IБП = 0, UБЭП = —0,075 В, соответствующей режиму В, то из-за нелинейности начальных участков входных характеристик в усилителе мощности возникнут значительные нелинейные искажения при малом уровне входного сигнала. Для уменьшения этих искажений постоянную составляющую тока базы обычно выбирают следующим образом. К почти прямолинейной части входной характеристики проводят касательную линию, точка пересечения которой с осью абсцисс  (точка М на рис.   ) определяем Uбэп=-0,2 В; Iбп=0,2В и по коллекторным характеристикам при
Uкэб=-6,6В; Iкп=8мА; а так же
Iкп=8мА<<Iк’макс=78мА и Iбп=0,2мА<<IбN=2,8мА
3. Определяем режим работы транзистора по переменному току. Динамическая линия нагрузки одного транзистора без учета влияния коллекторного    тока     другого     определяется    точкой   N (I’Кмакс,UКЭнас)  и точкой покоя П(IКП, UКЭП) но так как в моменты времени, когда uвх=0, усилитель мощности попадает в режим А.
     Определяем  эквивалентное сопротивление коллекторной цепи по переменному току:

     По  рис.  10 определяем  входное сопротивление  транзистора  в схеме с ОЭ:
     
,

откуда  : 
4. По формуле находим требуемый коэффициент трансформации выходного трансформатора (для одного плеча):

     Активное   сопротивление   первичной   обмотки   трансформатора (для одного плеча) определяем по формуле :
     

Сопротивление вторичной обмотки выходного  трансформатора вычисляем по формуле: r2=r1 n2=10,6 0,402?1.696 Ом. Принимаем индуктивность первичной обмотки (для одного плеча) Lи = 0,5 Г.
По формуле  находим частотные искажения  на нижней частоте:

Частотные искажения на верхней частоте, как  и в однотактной схеме, определяются не индуктивностью рассеяния LА=(0,01?0,02) L поскольку она относительно мала, а частотными свойствами транзисторов, по этому:

Числовые  значения параметров выходного трансформатора Tpt являются исходными данными для его электрического и конструктивного расчета. Определение параметров входного трансформатора Тр2 и его влияние на работу схемы отнесены к расчету усилителя напряжения.
5. Рассчитываем элементы УМ, определяющие его режим по постоянному току. Резистор Rt обеспечивает температурную стабилизацию тока эмиттера. В схеме, приведенной на рис.  , кроме стабилизации постоянной составляющей тока эмиттера резистор Ri выравнивает амплитудные значения эмиттерного тока транзисторов, что способствует улучшению симметричности плеч двухтактного УМ, т. е. уменьшает нелинейные искажения по четным гармоникам, возникающим из-за различных значений коэффициентов h21Э у транзисторов.
Для обеспечения  удовлетворительной стабилизации и  симметрии плеч  принимают
  . В этом случае при h21Э’/ h21Э”=1,3 отношение амплитуд коллекторных токов определяет .
Определяем  значение
.

Принимаем EК=7В.
Для определения  резисторов делителя R2 и R3 необходимо задаться током делителя Iдел . Так как по резистору R2 в отдельные моменты времени протекает ток базы, равный IБN то ток делителя
не должен быть меньше IБN т.е. Iдел?IБN=2.8мА.
Принимаем Iдел=3мА, что удовлетворяет Iдел=(2?10) 2IБП=0,8 ? 4мА и
Iдел<(0,1+0,15) IКср=6 ? 9мА.
      Определяем  сопротивление резистора R2, на котором выделяется напряжение:
,
откуда

Находим сопротивление резистора R2, на котором падает напряжение
U3=EК – U2=7-0.36?6.64В и протекает ток IR3=Iдел+2IБП=3+2 0,2=3,4мА

6. Произведем ориентировочную оценку нелинейных искажений.
Коэффициент искажения по второй гармонике находим, учитывая возможную асимметрию плеч усилителя мощности
,
 

так как ( =1,1 )
Искажения, создаваемые входными цепями транзисторов, по второй гармонике в двухтактных УМ взаимно компенсируются.
      Основными нелинейными искажениями в двухтактных  УМ являются искажения по третьей гармонике, возникающие в коллекторных цепях транзисторов. Для их определения по коллекторным характеристикам (рис.   ) найдем значение тока коллектора при токе базы IБN:
0,5=0,5 2,8=1,4мА
      Согласно   построениям   на   рис.   этот ток равен I'К0,5=48мА,
при =78мА.  Для второго транзистора из-за асимметрии получаем
=78/1,1=71мА  и I”К0,5 =48/1.1=43.6/1.1=43.6мА.
Коэффициент искажений по третьей гармонике:

Общий коэффициент гармоники:

7. Общая мощность,  потребляемая  от  источника  питания  при максимальном сигнале:

при этом .
     Требуемое напряжение сигнала на одном из плеч вторичной обмотки  входного  трансформатора:
     

Сопротивление нагрузки входного трансформатора:

Мощность  сигнала, потребляемая нагрузкой входного трансформатора:

8. Для обеспечения большей экономичности всего усилителя цепочку делителя R2 и R3 можно питать напряжением, падающим на эмиттерном сопротивлении температурной стабилизации транзистора предшествующего каскада. Для этого резистор Rз подсоединяют с точке А', как это показано на рис.   штриховой линией. Чтобы осуществить расчет резистора R3, следует задаться напряжением U4 =(0.2?0.3)EК. Принимаем U4=2В. Следовательно U3= U4 – U2 = 2-0,36=1,64В. Из расчётов получаем:

где .
     Сопротивление нагрузки входного трансформатора  оказывается равным:
     

     Мощность, поступающая в нагрузку входного     трансформатора:
     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчёт  мультивибратора. 

Произведём  расчёт мультивибратора по следующим  данным:
Температура окружающей среды t°ОКР =50°С; сопротивление нагрузки RН=8 Ом; амплитуда положительного импульса UK1И=12В;
длительность  tИ1 = 10мкс; длительность фронта tФ1?1,0 мкс; длительность среза tС1=2мкс; период следования T=40мкс;

             Рис.
1.Выбираем  тип транзистора по  и максимальному допустимому напряжению UКБ.МАКС и статическому коэффициенту передачи по току h21Э.
Так как  скважность определяется по формуле: , то транзистор должен иметь коэффициент передачи по току:

Необходимое значение предельной частоты выбираемого  транзистора f21Б находят из следующих соображений . Малое значение длительности фронта импульса,
 

полученное  в том случае, если постоянная времени задержки ёмкости C1 отвечает условию RНC1?(5?10)?? . Обычно ?? >> , и по этому можно принять ? 10 ??.
      Так как  , то . Но tU1?0,7 ,
и по этому  .
Следовательно:

Скважность  импульса определяется:
 

и требуемое  значение:

Необходимое напряжение источника:

Примем  =14В, тогда . Следовательно:

По расчётным  параметрам выбираем транзистор МП20А, у которого UКБмакс=30В; импульсный ток коллектора IКи=300мА; обратный ток коллектора IКБО50мкА; fh21б=2МГц; h21Э=50?150; температура коллекторного перехода t°К.макс
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.