Усилитель низкой частоты

Задачей курсового проектирования является закрепление теоретических положений курса «Аналоговые измерительные устройства», а также углубление и приобретение новых знаний при самостоятельной работе с литературными источниками, приобретение навыков практического проектирования конкретных электронных устройств, в том числе с применением ЭВМ.

В настоящее время для инженерных расчетов широко применяются различные пакеты прикладных программ, ориентированных на разные виды расчётов. В курсовой работе для расчетов использовались следующие пакеты:

— MathCad 8.0 — для проведения расчетов пояснительной записки.

— Electronics WorkBench 4.1 — для моделирования рассчитанных узлов.

— Microsoft Word XP — для написания пояснительной записки.

— AutoCAD 2002 — для создания принципиальной схемы устройства.

1 Обоснование и выбор функциональной схемы Низкочастотный усилитель проектируется на основе входного усилителя, предварительного усилителя и усилителя мощности. Для обеспечения нужной величины входного сопротивления и коррекции искажений частотной характеристики используется входной усилитель. Для обеспечения качественных показателей выходного сигнала используется усилитель мощности с глубокой отрицательной обратной связью. Для обеспечения блоков аппаратуры выходными напряжениями (токами) заданного номинала и качества используется источник питания. Функциональная схема усилителя низкой частоты представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Функциональная схема усилителя низкой частоты:

ВУ — входной усилитель; РУ — регулятор уровня; ПУ — предварительный усилитель; УМ — усилитель мощности; ЦООС — цепь частотно-зависимой отрицательной обратной связи.

На усилитель мощности от источника поступает сигнал через разделительную емкость (Cр) с входного усилителя (ВУ), который служит для обеспечения заданного входного сопротивления (Rвх). Разделительная емкость необходима для уменьшения дрейфа нулевого уровня выходного напряжения. Для регулирования величины выходного напряжения сигнал с входного усилителя поступает на регулятор уровня.

Источник питания является выпрямительным устройством и состоит из четырех узлов: трансформатора, выпрямительного диодного моста, сглаживающего фильтра и усилительного каскада. Трансформатор необходим для получения заданного напряжения. Диодный мост необходим для выпрямления переменного напряжения. Сглаживающий фильтр использую для уменьшения пульсаций напряжений в схеме. В качестве него использую электролитические конденсаторы большой емкости. Роль усилительного каскада выполняют параллельно-балансные каскады на биполярных транзисторах.

2. Выбор и расчет принципиальных схем узлов устройства

2.1 Выбор операционного усилителя для входного и предварительного усилителя.

Выберу операционный усилитель (ОУ) для предварительного усилителя (ПУ). Основным параметром для выбора ОУ является частота единичного усиления. Проанализирую схему усилителя мощности (УМ): на вход устройства подается линейный сигнал, на выходе устройства снимается сигнал (2.1.1). Таким образом, коэффициент передачи устройства равен (2.1.2). Зная величину, можно определить коэффициент передачи отрицательной обратной связи: (2.1.3). С выхода ПУ на вход УМ подается сигнал. Тогда коэффициент передачи УМ равен (2.1.4).

По условию технического задания необходимо обеспечить величину коэффициента нелинейных искажений УМ равную. Запишем равенство:

(2.1.5),

где — коэффициент нелинейных искажений ОУ без ООС,

— коэффициент передачи ПУ.

При расчете приму величину =10%. Тогда =50 (2.1.6). Так как величины и известны, то (2.1.7). На единичной частоте =1, следовательно, (2.1.8). Выбираемый ОУ должен обладать не меньшей единичной частотой усиления. Такому требованию соответствует ОУ К574УД1А.

Его параметры [1]: напряжение питания

ток питания

входной ток

входное сопротивление

выходное напряжение

единичная частота .

Выбранный мной ОУ по своим параметрам подходит и для входного усилителя.

2.2 Питание операционных усилителей.

Питание операционных усилителей осуществляется по схеме, указанной на рисунке 2

Рисунок 2. — Схема питания операционных усилителей.