Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Кафедра электротехники


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Тема: Проектирование усилительного устройства


Выполнил:
Руководитель:


Красноярск

2023

ЗАДАНИЕ

На курсовую работу по курсу «Электротехника и электроника»

Тема работы: Проектирование усилительного устройства
Вариант № 4

Таблица 1 - Исходные данные

№ Вар

ЕГ, В

RГ, кОм

RН, Ом

РН, Вт

Данные фильтра

fc, Гц

fн, Гц

fв, Гц

тип

аппрокси- мация

порядок

4

0,04

1

8

4

ФНЧ

Чебышева q1=2.0 дБ

4

450

Графическая часть 1 лист

1. Рассчитать и разработать схему усилителя с заданными параметрами.

2. Спроектировать блок питания для разработанных электронных устройств
При выполнении задания использовать литературу:

1. Хоровиц П., Искусство схемотехники/ П. Хоровиц, У. Хилл, Т.1.5-М.:1985.-589с.

2. Титце У., Полупроводниковая схемотехника / Ульрих Титце, Кристофер Шенк Т.1. Пер с нем.- ДМК Пресс, 2007.-832с.- Т.2- 942с.

3. Титце У., Полупроводниковая схемотехника / Ульрих Титце, Кристофер Шенк Т.5. Пер с нем.- ДМК Пресс, 2008.-942с

Срок представления работы

---

Содержание
Введение……………………………………………………………….4

1. Расчет усилителя…………………………………………………...5

1.1. Структурная схема усилителя…………………………………...5

1.2. Определение основных параметров усилителя………………...5

1.3. Выбор схемы и параметров входного каскада…………………6

1.4. Выбор схемы и параметров активного фильтра………………..8

1.5. Выбор схемы и параметров усилителя мощности……………11

1.6. Расчет теплового режима и расчет радиатора………………...12

2. Проектирование блока питания………………………………….13

2.1 Определение исходных данных и выбор схемы………………13

2.2 Расчет выпрямителя……………………………………………..14

2.3 Расчет трансформатора………………………………………….15

Заключение…………………………………………………………..17

Библиографический список…………………………………………18

Графическая часть. Схема электрическая принципиальная.

Перечень элементов…………………………………………………19



Введение
Дисциплина «Электротехника и электроника» является базовой при подготовке специалистов в области электро- и радиотехники, телекоммуникаций, компьютерных технологий. Эта дисциплина обеспечивает начальную схемотехническую подготовку студентов для освоения специальных дисциплин.

Электротехника и электроника является дисциплиной, в которой студенты впервые сталкиваются с необходимостью одновременного обеспечения широкого комплекса противоречивых параметров функционирования проектируемых устройств, квалифицированной работы с рядом учебников и пособий, со справочной и периодической литературой, т.е. с тем комплексом вопросов, который характеризует реальное проектирование радиоэлектронных устройств. Приобретению навыков в данном вопросе и служит курсовое проектирование.

Целью проекта является составление и расчёт принципиальной схемы усилителя с заданной АЧХ формируемой при помощи активного фильтра, а также расчет блока питания для разработанного устройства.

1. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ
1.1. Структурная схема усилителя

Общая структурная схема усилителя, с источником сигнала и нагрузкой

---

R_Н, показана на рисунке 1.


1 – Источник сигнала

2 – Входной каскад

3 – Активный фильтр

4 – Усилитель мощности
Рисунок 1- Структурная схема усилителя.

Входной каскад предназначен для согласования источника сигнала с усилителем и предварительного усиления входного сигнала. Коэффициент усиления по напряжению данного каскада не следует делать выше 15 – 25.

Активный фильтр формирует заданные частотные свойства усилителя и может усиливать входной сигнал, если это необходимо.

Коэффициент усиления активного фильтра не следует задавать

слишком высоким, поскольку это иногда затрудняет выбор операционного усилителя. Его следует выбирать в диапазоне 1 – 10.

Усилитель мощности (УН) служит для создания в нагрузке требуемой мощности усиливаемого сигнала.
1.2. Определение основных параметров усилителя.

Основными параметрами усилителя являются:

1) R_BX – Входное сопротивление;

2) U_H – действующее значение напряжения на нагрузке;

3) I_H – действующее значение тока в нагрузке;

4) K_U – коэффициент усиления по напряжению.
Входное сопротивление усилителя R_BX, должно быть на много больше внутреннего сопротивления источника сигнала R_Г. Так как величина R_Г указана в задании на проектирование, то выбираем:

кОм (1.1)

Действующее значение напряжения на нагрузке найдем по заданным P_H и R_Н:

В (1.2)

где К=1.1 – коэффициент запаса.

По известному U_H найдем I_H:

А (1.3)

Коэффициент усиления по напряжению найдем по формуле:

(1.4)

Рассчитав основные параметры усилителя, распределим усиление по каскадам. Общий коэффициент усиления усилителя равен произведению коэффициентов усиления входящих в него каскадов:

(1.5)

где – коэффициенты усиления входного каскада, активного фильтра и усилителя мощности.

---

С учетом того, что активный фильтр является повторителем напряжения, у которого , а во входном каскаде предполагается применение неинвертирующего усилителя, распределим усиление равномерно между входным каскадом и усилителем мощности:

(1.6)

При дальнейшем проектировании эти величины могут быть уточнены.
1.3. Выбор схемы и параметров входного каскада

Основной схемой включения ОУ в усилительных устройствах является инвертирующее включение, как имеющее более стабильный коэффициент усиления, меньшее выходное сопротивление, расширенную линейную область передаточной характеристики, кроме того при таком включении значительно ниже синфазная помеха. Хотя при этом получается относительно низкое входное сопротивление и повышенный уровень шумов.

Проверяем возможность использования во входном каскаде инвертирующего усилителя на операционном усилителе (ОУ), определяем его возможное входное сопротивление:

кОм (1.7)

Т.к > , во входном каскаде применим неинвертирующий усилитель, рис. 2.

Рисунок 2- Входной каскад.
Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя:

(1.8)

Хотя он и определяется сопротивлениями указанных резисторов, это не значит, что они могут быть выбраны произвольно. В практических схемах не рекомендуется устанавливать R3 более 1МОм.

Выбираем R3= 110 кОм.

Тогда

кОм (1.9)

Входное сопротивление этой схемы , а так как определено ранее (формула 1.1), то кОм.

Выбор ОУ для входного каскада производится исходя из следующих требований:

а) по коэффициенту усиления

---

(1.10)

где - коэффициент усиления ОУ без обратной связи;

б) по частотным свойствам в режиме малого сигнала

(1.11)

где - частота единичного усиления ОУ без обратной связи;
в) по динамическому диапазону

(1.12)

где - выходное напряжение каскада, максимальное выходное напряжение ОУ;

г) по быстродействию в режиме большого сигнала

(1.13)

где - скорость нарастания выходного напряжения ОУ без обратной связи.

Кроме того, необходимо учесть наличие цепей обратной связи, коррекции, балансировки, защиты от перегрузки и т.д.

Определим требования к ОУ по формулам 1.11-1.14:



Данным требованиям удовлетворяет ОУ К140УД6, который имеет цепи внутренней коррекции и не требует подключения внешних элементов.

Параметры выбранного ОУ:


1.4. Выбор схемы и параметров активного фильтра

По заданию требуется спроектировать активный фильтр нижних частот четвертого порядка с чебышевской характеристикой, имеющий частоту среза Гц.

Для реализации фильтра четвертого порядка используют последовательное соединение двух звеньев второго порядка, рисунок 3.

Операторная передаточная функция фильтра это отношение изображения выходного напряжения к входному :

(1.14)

Коэффициент передачи фильтра принят , поэтому – R3=R7=∞, R4=R8=0,

---

Смотрите также файлы

• Правовое регулирование антикоррупционной деятельности.pdf

• Курсовая работа Написание программы для шифрования текста с помощью шифра Уитстона.docx

• Various animals have been reintroduced including the whitetailed sea eagle.docx

• Синергия Страхование Ответы по тестам. 51 ответов на вопросы. На отлично (95 из 100).pdf

• Дата наблюдения уроказанятия Класс Предмет Тема Педагог Наблюдатель Элементы наблюдения.docx