Составление структурной схемы усилителя

Техническое задание

Мощность нагрузки Рн = 60 Вт;

Сопротивление нагрузки RH = 2 Ом;

Напряжение источника сигнала Ет = 6 мВ;

Сопротивление источника сигнала Rr = 5 Ом;

Нижняя граница частотного спектра /н = 20 Гц;

Верхняя граница частотного спектра/в = 16 кГц;

Нижняя частота среза Мн = 3 дБ;

Верхняя частота среза Мв = 3 дБ;

КПД усилителя л = 40%;

Температурный спектр работы Та = +5 ... 40°С Составление структурной схемы усилителя;

Создать: регулировку усиления сигнала.


Курсовой проект содержит 40 листа, 13 иллюстрации, таблиц. Цель: - углубить познания студентов по курсам, связанным с темой курсового проекта;

- привить способности самостоятельной работы с технической литературой;

- обучить составлять, рассчитывать и рассматривать электрические схемы;

- обучить хорошо оформлять техно документацию.

В курсовом проекте содержится короткое описание усилителей низкой частоты, их систематизация, применение Составление структурной схемы усилителя, главные технические решения. Также разработана структурная и электронная принципная схема уси­лителя, и произведен ее расчет.

УСИЛИТЕЛЬ, ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКА­ЖЕНИЯ, ООС, ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР.


Содержание

1 .Введение

2.Основная часть

2.1.Аналитический обзор

2.2.Составление структурной схемы

2.3.Разработка принципной электронной схемы усилителя

2.4 Электронный расчет

2.4.1 Входной каскад

2.4.2 Расчет генератор пилообразного напряжения

2.4.3 Расчет согласующего каскада

2.4.4 Расчет выходного каскада

2.4.5 Расчет драйвера и ЛСН

2.4.6 Расчет Составление структурной схемы усилителя ООС

2.4.7 Расчёт энергетических характеристик усилителя
3. Заключение

Перечень использованной литературы Приложение А Приложение Б


Введение

Электрические усилители низкой частоты (УНЧ) созданы для уси­ления сигналов переменного тока, частоты которых лежат в интервале от низкой частоты fH до некий частоты fe . Они употребляются в разнообраз­нейших по предназначению, технических устройствах, различающихся по полосе рабочих частот, по Составление структурной схемы усилителя нраву нагрузки, по условиям внедрения.

Усилители делят на типы: по предназначению усилителя, нраву входного сигнала, полосе и абсолютному значению усиливаемых частот, виду исполь­зуемых активных частей.

По собственному предназначению усилители условно делятся на усилители напря­жения, усилители тока и усилители мощности. Если основное требование -усиление входного напряжения до нужного значения, то Составление структурной схемы усилителя таковой усили­тель относится к усилителям напряжения. Если основное требование - уси­ление входного тока до подходящего уровня, то таковой усилитель относят к усили­телям тока. Необходимо подчеркнуть, что в усилителях напряжения и усилителях тока сразу происходит усиление мощности сигнала (по другому заместо усилителя довольно было бы применить трансформатор). В Составление структурной схемы усилителя усилите­лях мощности в отличие от усилителей напряжения и тока требуется обеспе­чить в нагрузке данный либо очень вероятный уровень сигнала.

Зависимо от нрава входного сигнала различают усилители гар­монических (непрерывных) сигналов и усилители импульсных сигналов. К первой группе относятся устройства для усиления непрерывных гармониче­ских сигналов либо квазигармонических Составление структурной схемы усилителя сигналов, гармонические составляю­щие которых меняются много медлительнее всех нестационарных процессов в цепях усилителя. Ко 2-ой группе усилителей относятся устройства для усиления импульсов различной формы и амплитуды с допустимыми искаже­ниями их форм. В этих усилителях входной сигнал меняется так стремительно, что процесс установления колебаний является определяющим при Составление структурной схемы усилителя нахождении формы сигнала.

По роду используемых активных частей усилители делятся на тран­зисторные, магнитные, диодные, ламповые, параметрические и др. В каче­стве активных частей в текущее время в усилителях почаще используют­ся полевые либо биполярные транзисторы, или интегральные схемы. Значи­тельно пореже используются активные элементы в виде нелинейных Составление структурной схемы усилителя емкостей либо индуктивностей и особые типы полупроводниковых диодов. Режимы работы усилителей

Режим работы усилителя определяется исходным положением рабочей точки на сквозной динамической характеристике усилительного элемента, другими словами на характеристике зависимости выходного тока усилительного элемента от ЭДС входного сигнала.

Различают три главных режима работы - режимы А, В, С, D.

В режиме А Составление структурной схемы усилителя - рабочая точка О выбирается на середине прямолинейного участка сквозной динамической свойства. Выходной сигнал практиче­ски повторяет форму входного сигнала при относительно маленькой вели­чине последнего. Нелинейные преломления при всем этом малы. Ток в вы­ходной цепи существует в течение всего периода входного сигнала. При всем этом среднее значение выходного тока Составление структурной схемы усилителя велико по сопоставлению амплитудой его пе­ременной составляющей. Потому КПД каскада невысок - 20-30%.

В режиме В - рабочая точка выбирается так, чтоб ток через усили­тельный элемент протекал исключительно в течении половины периода входного сигнала. Усилительный элемент работает с так именуемой отсечкой. Ток по­коя из-за нижнего извива сквозной свойства Составление структурной схемы усилителя оказывается не равным нулю, и форма выходного тока искажается относительно входного. В кривой тока возникают высшие гармоники, что приводит к повышению нелиней­ных искажений по сопоставлению с режимом А. Среднее значение выходного то­ка миниатюризируется, в итоге чего КПД каскада добивается 60-70%.

Существует еще промежный режим АВ, когда Составление структурной схемы усилителя рабочая точка выби­рается на сквозной характеристике ниже, чем точка А и выше, чем в режиме В. Потому и характеристики этого режима имеют промежуточное значение меж-


ду режимами А и В — КПД 40-50% при низком уровне нелинейных иска­жений.

В режиме С - угол отсечки миниатюризируется до наименее 180°, при переходе через ноль оба Составление структурной схемы усилителя плеча двухтактной схемы находятся в отсечке. Режим С в зву­ковой технике не применяется из-за неприемлимо больших искажений, не­пригодны для проигрывания широкополосных сигналов (звука, видеосиг­налов, неизменного тока). В резонансных усилителях радиопередатчиков он, напротив, обширно используются благодаря их высочайшему КПД.

В режиме D - режим работы каскада, в Составление структурной схемы усилителя каком активный прибор ра­ботает в главном режиме. Управляющая схема конвертирует входной анало­говый сигнал в последовательность импульсов про модулированных по ши­рине (ШИМ), управляющих массивными выходным ключом (ключами). Вы­ходной LC-фильтр, включённый меж ключами и нагрузкой, усредняет им­пульсный сигнал от ключей, восстанавливая звуковой сигнал.


Основная часть

Аналитический Составление структурной схемы усилителя обзор

В последние годы все огромную и огромную популярность приобрета­ют усилители класса D либо, как их еще именуют, импульсные усилители. Некие производители дают им заглавие «цифровые усилители», но оно несколько неправильно, так как никакого преобразования звука в двоич­ный код там нет. В усилителе класса D звуковой Составление структурной схемы усилителя сигнал преобразуется в последовательность импульсов различной ширины в итоге широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Частота следования импульсов обычно выбирается в границах 300-500 кГц, это нормально для всего аудио диапа­зона. Если усилитель сабвуферный и перед ним стоит задачка усиливать только спектр до 100-200 Гц, частоту переключения можно уменьшить до 50-100 кГц. Ранее импульсные усилители были Составление структурной схемы усилителя увлекательны только за счет собственного высочайшего КПД (обычно более 90%) и применялись только для управления массивными электродвигателями. Данный факт был впрямую свя­зан с отсутствием скоростных массивных переключательных элемен­тов, способных работать на больших частотах, вследствие чего высочайшие нелинейные преломления были просто неминуемы. Но на данный момент многими компаниями производителями Составление структурной схемы усилителя электрических компонент выпускаются спец элементы для построения усилителей класса D, спо­собные работать на частотах прямо до 1 МГц и выше.

Для оценки КПД усилителей разных классов разглядим прин­ципы работы выходных каскадов, построенных на биполярных транзи­сторах. Выходной каскад усилителя класса АВ, выполненный на бипо­лярных транзисторах, обладает низким Составление структурной схемы усилителя КПД, так как выходные тран­зисторы, подобно переменным резисторам, изменяют свое активное сопро­тивление, тем управляя выходным током. В усилителе класса АВ не­возможно получить размах амплитуды выходного напряжения, равный

напряжению питания, так как даже в на сто процентов открытом состоянии напряжение меж коллектором и эмиттером UK3 биполярного транзистора, приравнивается примерно Составление структурной схемы усилителя 1-2 В.

В импульсных усилителях силовыми элементами являются массивные полевые транзисторы, у каких существует только 2 состояния - от­крытое и закрытое. Потому что сопротивление открытого канала современ­ных полевых транзисторов сильно мало (обычно 10-ки мОм), следова­тельно, и падение напряжения на этих элементах малозначительное.

Значимая часть утрат происходит Составление структурной схемы усилителя на фронтах в момент пере­ключения полевых транзисторов, потому, снизив частоту преобразова­ния, можно уменьшить количество фронтов за единицу времени и, как следствие, мало прирастить КПД. Конкретно по этой причине в сабвуфер­ных усилителях класса D частоту переключения снижают прямо до 50 кГц. Усилители класса D делятся на 3 главных типа Составление структурной схемы усилителя:

1) Усилители с наружным генератором пилообразного напряжения (рис.
2.1);

2) Самоосцилирующие усилители (рис. 2.2);

3) Усилители на базе микроконтроллеров со интегрированным АЦП.

Рис.2.1- Структурная схема усилителя класса D с наружным генератором пи­лообразного напряжения.


Рис.2.2- Структурная схема самоосциллирующего усилителя класса D.

Усилители с наружным генератором пилообразного напряжения более ординарны в изготовлении и наладке, владеют Составление структурной схемы усилителя наименьшими требовани­ями к топологии печатной платы и компонентам по сопоставлению с усили­телями самоосциллирующего типа. Конкретно эти усилители в истинное вре­мя являются самыми всераспространенными посреди серийных моделей как сабвуферных усилителей, входящих в состав авто акустических систем, так и широкополосных проф, эстрадных усилителей. Самоосциллирующие усилители работают как автогенераторы Составление структурной схемы усилителя, в их колеба­тельный процесс проходит и поддерживается

за счет использования положительной оборотной связи. Этот тип усилителей отличается более высочайшими требованиями к топологии печатной платы, но при узком подходе к этому вопросу качество звуковоспроизведения данного типа усилителей существенно превосходит другие.

Самоосциллирующих усилителей класса D имеет заглавие UcD, он был разработан и Составление структурной схемы усилителя патентован компанией NXP Semiconductor (ранее -Philips Semiconductor) в 2005 году. Структурная схема такового усилителя представлена на рис. 2.3.Он соединяет внутри себя гениальную простоту и высо­чайшее качество звука. Уникальные модули UcD, которые производит компания Нурех имеют совершенно неглубокую оборотную связь (около 30 дБ)

по сопоставлению с усилителями класса АБ (у каких глубина Составление структурной схемы усилителя ОС - в рай­оне 60 дБ), и равномерно малый уровень искажений, порядка 0,03%.

Рис.2.3- Структурная схема усилителя класса D, работающего по принципу UcD.

В связи с возникновением усилителей класса D, выполненных по тех­нологии UcD, перспективы у данного класса усилителей значительно по­высились. Сейчас они могут применяться для построения Составление структурной схемы усилителя не только лишь быто­вых аудиосистем, да и проф техники, к примеру концертного и студийного оборудования, трансляционных усилителей, профессиональ­ного оборудования для кинотеатров и веселительных комплексов, автомо­бильных акустических систем. Главными факторами удачной конкуренции усилителей UcD даже с лучшими моделями классов А и АВ стали высо­чайшее качество звукопередачи и высочайший Составление структурной схемы усилителя КПД, достигающий 97%, а так­же низкая себестоимость. Очередной суровый плюс усилителей класса D -это отсутствие термических искажений


Составление структурной схемы усилителя

Витоге анализа узнаваемых схем усилителей, была разработана и представлена на рисунке 2.4 структурная схема усилителя низких частот класса D.

Рис.2.4 - Структурная схема усилителя низких частот класса D.

ЛСН - Линейный стабилизатор Составление структурной схемы усилителя напряжения; ООС - отрицательная оборотная связь;

Задачей входного каскада является обеспечение данной чувстви­тельности усилителя, т.е; усиление входного сигнала до уровня, необходи­мого для работы последующих каскадов. Не считая того, входной каскад опре­деляет уровень шумов всего усилителя, потому что шумы первого каскада мо­гут быть сравнимы с Составление структурной схемы усилителя уровнем входного сигнала и усиливаются после­дующими каскадами.

Согласующий каскад обеспечивает согласование высокоомного вы­хода с низкоомным входом усилителя.

Генератор пилообразного напряжения - генератор линейно изменя­ющегося напряжения либо тока, электрическое устройство, формирующее пе­риодические колебания напряжения либо тока пилообразной формы.

Задачей драйвера является обеспечение усиления сигнала по току.

Задачей выходных Составление структурной схемы усилителя каскадов является обеспечение данной мощно­сти в нагрузке. Коэффициент усиления напряжения является для выходных каскадов второстепенным параметром; для их более необходимыми явля­ются коэффициент полезного деяния и коэффициент нелинейных иска­жений при обеспечении данной мощности.

Выходные каскады обычно потребляют основную часть мощности усилителя, потому высочайший КПД имеет существенное значение. Что каса Составление структурной схемы усилителя­ется коэффициента нелинейных искажений, то для выходных каскадов он имеет немаловажное значение, так как в таких каскадах усиливаемые сигналы максимальны.

Оборотная связь - процесс передачи сигнала с выхода усилителя об­ратно на его вход, также цепь, осуществляющая эту передачу.

Оборотная связь (ОС) именуется отрицательной (ООС), если выход­ной сигнал Составление структурной схемы усилителя усилителя вычитается из входного. Для простоты будем рас­сматривать установившийся режим работы всей системы, при этом усили­тель работает в активном режиме (т.е. нормально увеличивает сигнал без пе­регрузок).

Выходной фильтр устанавливают на выходе усилителя, он обеспечи­вает ограничение диапазона выходного сигнала (фильтрация высших гармо­ник).

Усилитель работает Составление структурной схемы усилителя последующим образом. Входной сигнал поступает на вход входного каскада, усиливается по напряжению. С выхода входно­го каскада сигнал подается на согласующий каскад, где сравнивается с сигналом пилообразной формы завышенной частоты. Согласующего кас­када (СК) работает в главном режиме. Выход согласующего каскада под­ключен к входу драйвера, где сигнал усиливается Составление структурной схемы усилителя по току. Сигнал с драй-


вера подается на выходной каскад работающего в режиме D, который уси­ливает сигнал по мощности и передает его на интегрирующий фильтр в каком и происходит демодуляция сигнала с следующей передачей его на вход нагрузки.


sostoyalsya-zapusk-nacionalnoj-programmi-ocenki-navikov-v-oblasti-informacionnih-tehnologij-sredi-zhitelej-rossii-it-fitnes-test.html
sostoyanie-alpinistki-iz-sankt-peterburga-postradavshej-v-gorah-kbr-stabilnoe-informacionnoe-agentstvo-ria-novosti-06082011.html
sostoyanie-atmosfernogo-vozduha-shema-territorialnogo-planirovaniya-tambovskoj-oblasti.html