_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра систем автоматизированного проектирования

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Схемотехника»

Тема: Высококачественное усилительное устройство переменного тока.

Вариант №10

Студент гр. 8091		Гришин И.Д.
Преподаватель		К.т.н., доцент Соколов Ю.М.

Санкт-Петербург

2020

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент Гришин И.Д.
Группа 8091
Тема работы : Высококачественное усилительное устройство переменного тока.
Исходные данные: Параметры Значения Коэффициент усиления в полосе пропускания Ku 1500 Нижняя граничная частота полосы пропускания ʄн, Гц 50 Верхняя граничная частота ʄв, кГц, не менее 15 Входное сопротивление Rвх, кОм 100 Постоянное напряжение помехи на выходе, В, не более 1 Максимальный ток нагрузки, Iн, А, не менее 1,4 Максимальное выходное напряжение Uвых м, В, не менее 10
Предполагаемый объем пояснительной записки 12 листов. Дата выдачи задания: 17.06.2020 Дата сдачи курсовой работы: 28.12.2020 Дата защиты курсовой работы:
Студент		Гришин И.Д.
Преподаватель		Соколов Ю.М.

Содержание

1.1. Построение усилителя на основе инвертирующего РУ. 5

1.2. Схемная реализация усилителя на базе неинвертирующего РУ. 7

1.3. Построение усилителя на основе двух усилительных подсхем. 9

2. Моделирование усилителей переменного тока в сети Multisim. 12

2.1. Усилитель с одной усилительной подсхемой. 12

2.2. Усилитель с двумя усилительными подсхемами 14

3. Экспериментальное исследование усилителя переменного тока с использованием учебной лаборатории станции виртуальных приборов NI ELVIS. 17

3.1. Усилитель с одной усилительной подсхемой. 17

3.2 . Усилитель на неинвертирующем и инвертирующем РУ/ 18

4. Проектирование мощного выходного каскада усилителя. 19

4.1. Назначение и функционирование ВК. 20

4.2. Расчет выходного каскада. 21

4.3. Максимальные мощности, рассеиваемые на элементах ВК. 22

Приложение А. Принципиальная схема усилителя и перечень элементов.

Аннотация

Целью курсовой работы является приобретение навыков расчета и проектирования микроэлектронных устройств на базе систем Multisim и NI Elvis, использования справочной литературы, оформления технической документации.

При выполнении курсовой работы разрабатываются функциональная и принципиальная схемы усилителя.

На заключительном этапе проектирования оформляется чертеж принципиальной электрической схемы усилителя, выполненный в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Summary

The purpose of the course work is the acquisition of skills in the calculation and design of microelectronic devices based on Multisim and NI Elvis systems, the use of reference literature, the design of technical documentation.

When performing the course work, the functional and circuit diagrams of the amplifier are developed.

At the final stage of design, a drawing of the circuit diagram of the amplifier is made, in accordance with the requirements of the unified system for design documentation (ESKD).

1. Выбор схемы усилителя переменного тока.

   1. Построение усилителя на основе инвертирующего ру.

Рис. 1.1.1

Схема данного усилителя аналогична схеме инвертирующего РУ с разделительным конденсатором на входе, представленной на рис. 1.1.1

На рис.1.1.2 представлены асимптотические ЛАЧХ операционного усилителя (график 1) и усилителя переменного тока (график 2), где - частота среза ОУ; - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания усилителя переменного тока, на которых модуль коэффициента усиления снижается на 3 дБ по сравнению с максимальным значением; - полоса пропускания усилителя.

Рис. 1.1.2

Замечание: Частотная характеристика усилителя переменного тока (2) имеет спад в области нижних частот, обусловленный разделительным конденсатором С1, и спад в области верхних частот, обусловленный инерционными свойствами ОУ DA1 с характеристикой (1).

Коэффициент усиления и входное сопротивление усилителя переменного тока (рис.1.1.2) в полосе пропускания определяются схемными функциями инвертирующего РУ.

; (1.1)

Это обусловлено тем, что сопротивлением разделительного конденсатора в полосе пропускания в первом приближении можно пренебречь. Из соотношений (1.1) при заданных схемных функциях усилителя определяются сопротивления резисторов схемы. При этом очевидно, что в усилителях переменного тока на инвертирующих РУ не удается получить одновременно большой коэффициент усиления и большое входное сопротивление .

Частотная характеристика усилителя переменного тока в области нижних частот целиком формируется конденсатором С1, в области верхних частот она зависит от частотных свойств скорректированного ОУ (рис. 1.1.2), при этом граничные частоты и определяются соотношениями:

; (1.2)

На основании параметров данных нам в ТЗ из формулы (1.1) определим и и убедимся в невозможности практической реализации усилителя переменного тока на базе инвертирующего РУ:

K_u = 1500

R₁ ≈ R_вх = 1 * 10⁵ (Ом)

R₂ = | K_u | * R₁ = 1500 * 1 * 10⁵ = 150 (Мом)

Вывод: Сопротивление очень большое (больше 10Мом), практически трудно реализуемое, поэтому в схеме Рис.1.1.1 не удается получить одновременно большое входное сопротивление и большой коэффициент усиления, а следовательно, данная схема не подходит.