Розробка структурної та принципової схем

ЗМІСТ

 

Вступ……………………………………………………………………………4

1 Загальні відомості……………………………………………………………5

2 Розробка структурної та принципової  схем……………………………….12

3 Електричний розрахунок……………………………………………………19

3.1 Розрахунок напруги джерела електроживлення…………………….......19

3.2 Вибір транзисторів кінцевого каскаду………………………………....20

3.3 Розрахунок колекторного  кола кінцевого каскаду………………………21

3.4 Розрахунок базового кола  кінцевого каскаду……………………………23

3.5 Вибір складених транзисторів  VТ4, VТ5 кінцевого каскаду ……..24

3.6 Вибір транзистора і розрахунок кіл передкінцевого каскаду…………...26

3.7 Розрахунок  коефіцієнта загальних гармонійних  спотворень…………..28

3.8 Розрахунок кола  загального зворотного негативного  зв'язку за                             

змінному струму ..................................................................................................31

3.9 Розрахунок диференціального  вхідного каскаду………………….31

3.10 Розрахунок елементів  кіл зміщення і стабілізації  режиму         

транзисторів  кінцевого каскаду………….…………………………………33

3.11 Розрахунок  результуючих  характеристик підсилювача 

        потужності…………………..…………………………………………………34

3.12 Розрахунок ємності  конденсаторів підсилювача потужності………....34

Висновки………………………………………………………………………..36

Список використаної літератури……………………………………………...40

Список нормативної  літератури………………………………………………41

 

Графічна частина

 

Лист 1 Структурна схема  підсилювача

Лист 2 Принципова схема  підсилювача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Однією з найважливіших  галузей науки і техніки в  даний час є електроніка, що вивчає фізичні явища в електровакуумних, газорозрядних, напівпровідникових приладах і в мікросхемах, технічні характеристики цих приладів, а також принципи побудови різноманітних електронних схем і умови експлуатації відповідних електронних пристроїв.          

Провідна роль електроніки  не випадкова. Вон знаходить застосування практично у всіх галузях народного  господарства нашої країни - в промисловості, сільському господарстві, в медицині, на транспорті, в пристроях радіозв'язку, радіомовлення і телебачення, в атомній енергетиці, кібернетиці і т.д.

Найхарактернішою межею  подальшого технічного прогресу в нашій  країні є перехід до повністю автоматизованого виробництва на базі використовування електронної техніки.

В даний час багато процесів протікають так швидко, що людина, що управляє ними, гостро потребує численних засобів, які могли б збільшити чутливість його органів, швидкість реагування на явища, що відбуваються, збільшити його фізичні і розумові зусилля. Такі допомоги людині надають різноманітні пристрої електронної автоматики, в першу чергу, електронні машини.

Якщо спочатку ці машини виконували тільки обчислювальні операції, то в даний час сфера їх застосування значно розширилася у бік                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               автоматичними пристроями, здатними обробляти всіляку інформацію.                     Під обробкою інформації розуміють виключно людиною, - математичні обчислення, інженерні розрахунки, обробка статистичних даних, прийом відомостей про стан яких-небудь керованих об'єктів і виробітку команд управління для цих об'єктів (наприклад, верстатів, космічних кораблів), переклад тексту з однієї мови на іншій і т.д.

Сучасний етап розвитку електронної техніки характеризується значним ускладненням електронної апаратури. Все більш широкий розвиток одержує мікроелектроніка - галузь електроніки, що займається мікромініатюризацією електронної апаратури з метою зменшення її об'єму, маси, вартості, підвищення надійності і економічності на основі комплексу конструктивних, технологічних і схемних методів. Ефективне упровадження мікросхем в електронну апаратуру придбаває у наш час першорядне значення і складає генеральний напрям розвитку електронної техніки.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1  ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

1.1 Основні показники якості підсилювачів

 

Коефіцієнт посилення  напруги К_U— відношення напруги сигналу на виході підсилювача до напруги сигналу, підведеного до його входу.

Коефіцієнт посилення  потужності К_P — відношення потужності сигналу на виході підсилювача до потужності сигналу, підведеної до його входу. Часто коефіцієнт посилення виражають в децибелах К_дБ= 20 lg, К_U = 10 lg K_P.

Амплітудно-частотна характеристика — залежність коефіцієнта посилення  напруги від частоти. Елементами АХЧ є номінальний діапазон відтворних частот і її нерівномірність в  цьому діапазоні.

Нерівномірність АЧХ  — відношення найбільшого і якнайменшого коефіцієнтів посилення напруги в заданому діапазоні частот. Діапазон відтворних частот — діапазон частот, в межах якого нерівномірність АЧХ не перевищує заданою.

Вхідний опір — опір входу  підсилювача для змінного струму. Звичайно нормують активну складову вхідного опору і вхідну місткість.

Вихідний опір — опір виходу підсилювача для змінного струму. Чим менше вихідний опір підсилювача, тим краще АЧХ по звуковому тиску.

Амплітудна характеристика підсилювача — залежність амплітуди  вихідної напруги сигналу від амплітуди напруги сигналу на вході.

Нелінійні спотворення обумовлені нелінійністю ВАХ транзисторів і  характеристик намагнічення магнітопроводів  трансформаторів. Ці спотворення виявляються  у вигляді нових компонентів  спектру частот, відсутніх у вхідному сигналі. Спотворення, пов'язані з появою на виході ПП комбінаційних компонентів, називають інтермодуляционнимі спотвореннями.

Рівень нелінійних спотворень оцінюють коефіцієнтами гармонік і  інтермодуляционних спотворень (інтермодуляциі).

Коефіцієнт гармонік — відношення середньої квадратичної суми вищих гармонік до середньої  квадратичної суми всіх гармонік сигналу (ГОСТ 9783). 

Коефіцієнт інтермодуляционних спотворень — відношення середньої квадратичної суми комбінаційних компонентів  до компоненту вихідного сигналу, частота якого рівна частоті більш високочастотної вхідного сигналу. Коефіцієнти інтермодуляциі і інтермодуляционних спотворень визначають при заданому співвідношенні амплітуд вхідних гармонійних сигналів.

Коефіцієнти гармонік і інтермодуляционних спотворень взаємозв'язані. При нелінійності малого порядку (другого або третього) вони мають близькі значення. При вищих порядках нелінійності коефіцієнт інтермодуляционних спотворень перевищує коефіцієнт гармонік. Тому нормувати і визначати їх при оцінці якості ПП слід окремо. Суб'єктивне сприйняття нелінійних спотворень при звуковідтворенні залежить в основному від відносних амплітуд комбінаційних компонентів.

Динамічні спотворення  — особливий вид спотворень, які  виявляються в транзисторних ПП, охоплених глибокою НЗЗ, Ці спотворення обумовлені

 перевантаженням каскадів підсилювача  унаслідок запізнювання напруги  НЗЗ по відношенню до напруги вхідного сигналу. Динамічні спотворення залежать, зокрема, від швидкості наростання вихідного сигналу, яку можна визначити по перехідній характеристиці підсилювача.

Перехідна характеристика підсилювача — залежність вихідної напруги від часу, що пройшов після  подачі на вхід підсилювача стрибка  вхідної напруги.

Динамічні спотворення  можна розділити на гармонійні і інтермодуляційні. При гармонійних динамічних спотвореннях змінюється форма синусоїдального сигналу, якщо його амплітуда і частота перевищують критичні значення, визначувані максимальною швидкістю наростання вихідної напруги. Інтермодуляційні динамічні спотворення виникають за тих же умов, якщо посилюється складний сигнал.

Завади в підсилювачах обумовлені власними шумами, фоном (пульсації живлячих напруг) і наведеннями.

Рівень власних шумів  підсилювача — відношення середньої  квадратичної напруги шумів (у заданій смузі частот) на виході підсилювача до напруги, відповідної номінальній потужності. Рівень шумів прийнято виражати в децибелах.

Рівень фону — відношення середньої квадратичної напруги  суми складових фону (гармонік частоти  живлячої мережі) до вихідної напруги при номінальній потужності. Аналогічно оцінюють і рівень наведень.

Вихідна потужність підсилювача.

Максимальна вихідна  потужність — вихідна електрична потужність, при якій обмеження по максимуму вихідного сигналу  збільшує коефіцієнт гармонік по напрузі до 10%.

Номінальна вихідна  потужність — вихідна потужність, що вказана в нормативно-технічній  документації і є необхідною умовою при вимірюванні інших параметрів, наприклад, коефіцієнта гармонік, рівня  перешкод і ін.

Чутливість підсилювача — напруга сигналу на вході, при якому вихідна потужність рівна номінальною.

Динамічний діапазон амплітуд — відношення (звично в  децибелах) амплітуд найсильнішого  і найслабкішого сигналів, які  можуть бути посилені даним підсилювачем при допустимих спотвореннях і рівні перешкод. Рівень найслабкішого підсилюваного сигналу обмежується рівнем перешкод, найсильнішого — нелінійними спотвореннями. Для хорошої якості відтворного сигналу динамічний діапазон амплітуд повинен складати 60 дБ.

 

 

 

 

 

1.2 Зворотні зв'язки в підсилювачах

 

Зворотним зв'язком називається  зв'язку між вихідними і вхідними ланцюгами якого-небудь пристрою. Залежно  від співвідношення фаз коливань, що поступають на вхід підсилювача  від джерела сигналу і з  виходу підсилювача через ланцюг зворотного зв'язку, зворотний зв'язок може бути позитивним або негативним. При ПЗЗ фази цих коливань співпадають і коефіцієнт посилення зростає. При НЗЗ коефіцієнт посилення менше, ніж без зворотного зв'язку. Зворотні зв'язки діляться на корисні, спеціально вводяться і шкідливі, або

паразитні (зокрема внутрішні). За способом здійснення розрізняють зворотний  зв'язок по напрузі, струму і змішану (комбіновану), а за способом введення напруги зворотного зв'язку у вхідний  ланцюг підсилювача — паралельну і послідовну.

Щоб визначити, яким є зворотний зв'язок — по струму або по напрузі, необхідно враховувати, що зворотний зв'язок по струму зникає при обриві навантаження, а зворотний зв'язок по напрузі — при короткому замиканні. Щоб визначити, є зворотний зв'язок паралельним або послідовним, необхідно враховувати, що послідовний зворотний зв'язок зникає при обриві джерела сигналу, а паралельна — при короткому замиканні джерела сигналу. При дуже малому вихідному опорі джерела сигналу паралельний зворотний зв'язок неможливий, оскільки джерело сигналу закорачуєтся ланцюг зворотного зв'язку. При дуже великому вихідному опорі джерела сигналу неможливий послідовний зворотний зв'язок ланцюг зворотного зв'язку розірваний.

Вплив НЗЗ на параметри підсилювача залежить від виду зв'язку. Характер зміни коефіцієнтів посилення напруги і струму, а також вхідного опору повністю визначається способом підключення ланцюга НЗЗ до входу підсилювача. При послідовній НЗЗ коефіцієнт посилення струму не змінюється.

При паралельній НЗЗ коефіцієнт посилення напруги не змінюється, коефіцієнт посилення струму зменшується в п раз, вхідний опір зменшується в п раз.

Вплив НЗЗ на вихідний опір підсилювача залежить тільки від способу зняття сигналу зворотного зв'язку з виходу підсилювача, тобто від виду зв'язку (по струму або по напрузі). При введенні НЗЗ по струму вихідний опір збільшується, при введенні НЗЗ по напрузі — зменшується.

Параметри підсилювача  стабілізуються при введенні НЗЗ, що часто є визначальним чинником при рішенні питання про доцільність застосування зворотного зв'язку. При частотно - незалежної НЗЗ по напрузі стабілізується вихідна напруга, отже, зменшується нерівномірність АХЧ. За допомогою частотно-залежної НЗЗ можна додати АЧХ підсилювача різну форму.