23

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра технической кибернетики

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине «Электроника и микросхемотехника»

Выполнил: студент группы А-31 Д

Фатеев С.И.

Проверил: ст.пр. кафедры ТК

Осадченко А.Е.

Дата защиты________________

Оценка________________

Севастополь

2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..3

1 ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ……………………………………………………………...4

2 РАСЧЕТЫ……………………………………………………………………………..5

2.1 Расчет входного каскада …………………………………………………….5

2.2 Расчет оконечного каскада …………………………………………….........6

2.3 Расчет LC фильтра…………………………………………………………...7

2.4 Расчет линейных и нелинейных искажений, КПД……………………..….8

2.5 Расчет надежности элементов схемы……………………………………….9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………….10

Библиографический список………………………………………………….………..11

Приложение А………………………………………………………………………….12

Приложение Б………………………………………………………………………….13

Приложение В………………………………………………………………………….21

Приложение Г………………………………………………………………………….22

ВВЕДЕНИЕ

Усилительные устройства находят применение в самых различных областях науки, техники и производства, являясь либо самостоятельными устройствами, либо частью сложных приборов и систем.

В настоящее время основными элементами большинства радиоэлектронных устройств являются полупроводниковые приборы. Техника усиления электрических сигналов непрерывно развивается. Это связано в первую с развитием и совершенствованием радиоэлектроники и технологии, разработкой новых усилительных приборов. Появление новых полупроводниковых приборов и технологических процессов позволило объединить множество транзисторов, диодов, резисторов в одно устройство – интегральную микросхему (ИМС). Всё это значительно повысило надёжность электронной аппаратуры.

При развитии линейных ИМС значительно расширились возможности использования усилительных устройств. Применяя в качестве усилительного прибора ИМС, можно решать ряд задач, связанных с аналоговой обработкой сигналов.

В то же время не утратили актуальность и многие проблемы проектирования усилителей на дискретных элементах, в которых в качестве усилительного прибора используется транзистор. Умение проектировать усилители на таких элементах позволяет решать многие схемотехнические задачи, возникающие при проектировании самих ИМС.

Данный курсовой проект посвящен разработке усилителя низкой частоты на основе интегральной микросхеме.

В данном случае применение дорогостоящих технических средств оказывается невозможным, да и вряд ли целесообразным, поскольку упрощённый расчёт типовой электронной схемы позволяет получить достаточно надёжные данные, а выполнение расчётов способствует углублению теоретических знаний, развитию технической интуиции, формированию интеллектуальных и практических умений и навыков.

1 Задание на работу

Основание для разработки, ее назначение и область применения.

Основанием для разработки является задание по курсу “Электроника и микросхемотехника”. Разработка предназначена для усиления электрических сигналов низкой частоты. Область применения - радиоэлектронная аппаратура.

Условия эксплуатации устройства:

- температура окружающего воздуха от -10 до +35⁰ С;

- относительная влажность до 95% при температуре +20⁰ С;

- атмосферное давление 750  30 мм рт. ст.

Эксплуатационно - технические характеристики устройства:

- источник сигнала………………………………..…..…………….Eвх = 3 мВ;

- нагрузка………………………………………..….P_вых= 118 Вт, R_н = 12 Ом;

- частотный диапазон……………………………....f _{гр. н.}= 0 Гц, f _гр.в.= 1 кГц;

- линейные искажений ………………………………….…………... K_л – 5 Дб;

- нелинейные искажения…………………………………………….. К_н = 2 %.

2 Расчеты

2.1 Расчет входного каскада

На рисунке 2.1 приведена принципиальная схема входного каскада.

Рисунок 2.1 – Схема электрическая принципиальная входного каскада усилителя.

Рассчитываем коэффициент усиления по напряжению входного каскада.

. (2.1)

Рассчитываем коэффициент усиления по напряжению первого операционного усилителя входного каскада по формуле:

, (2.2)

.

Рассчитываем коэффициент усиления по напряжению второго операционного усилителя входного каскада по формуле (2.2):

.

По полученным данным, находим коэффициент усиления по напряжению входного каскада по формуле (2.1):

.

Рассчитываем выходное напряжение входного каскада по формуле:

, (2.3)

.

2.2 Расчет оконечного каскада

На рисунке 1.2 приведена принципиальная схема оконечного каскада.

Рисунок 2.2 – Схема электрическая принципиальная оконечного каскада усилителя.

Выберем транзисторы по допустимой мощности рассеяния на коллекторе , максимальной амплитуде коллекторного тока и по верхней граничной частоте :

		(2.4)
		(2.5)
		(2.6)

;

;

_.

Выбираем транзистор BD140.Его характеристики приведены в приложении А.

Определяем максимальное напряжение на нагрузке и коэффициент усиления оконечного каскада по формулам (2.7), (2.8):

		(2.7)
		(2.8)

;

Определяем максимальный ток базы по его переходным характеристикам

и по входной характеристике определяем максимальное напряжение между эмиттером и базой :

;

.

2.3 Расчет lc фильтра

Для расчета L и C фильтра необходимо рассчитать частоту работы ШИМ контроллера:

, (2.9)

Находим по формуле (2.9):

Выберем коэффициент сглаживания и рассчитываем L и C по формуле:

, (2.10)

Подставив полученные данные в (2.10), получим:

L и C подбираем так, чтобы их произведение равнялось полученному по формуле (2.10) значению.