Реферат: Усилитель вертикального отклонения осциллографа
Название: Усилитель вертикального отклонения осциллографа Раздел: Рефераты по радиоэлектронике Тип: реферат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Усилитель вертикального отклонения осциллографаМинистерство общего и профессионального образования РФУральский государственный технический университет Кафедра ФМПК РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯПояснительная записка19.02 520000 012 ПЗ Студент: Лебедев В.В. Руководитель: Стрекаловская З.Г. Н. Контролёр Замараева И.В. Группа: ФТ-429 Екатеринбург1998 г. СодержаниеСтр. 1. Введение 3 2. Техническое задание 3 3. Справочные данные на элементы 4 4. Структурная схема усилителя 5 5. Расчёт входного делителя 6 6. Расчёт предусилителя 7 7. Расчёт фазоинвертора 9 8. Расчёт оконечного каскада 11 9. Расчёт граничных частот 15 10. Заключение 16 11. Библиографический список 17 12. Приложения 18 Введение.Согласно техническому заданию, требуется спроектировать и рассчитать широкополосный электронный усилитель, работающий на симметричную нагрузку, обеспечивающий на выходе усиленный входной сигнал с допустимыми искажениями Техническое задание.Входной сигнал: Экспоненциальный импульс отрицательной полярности. Uвх =(10¸500)мВ tи =5мкс Выходной сигнал: Uвых =250В Нагрузка: Rн =250кОм Входное сопротивление: Rн >100кОм Элементная база: Использовать ИМС. Диапазон температур: T=(20±20)0 C Справочные данные на элементы. Микросхемы Микросхема 140УD5А UUпит =±12В КуU =1500¸125000 Rвх =100кОм Rвых <1кОм f1 =15мГц Uвых <±4В Микросхема 140УD10 UUпит =±(5¸16)В КуU =50 Rвх =1мОм Rвых <1кОм f1 =15мГц Транзистор 2Т888А UКЭмах =900В a=0.976 b=40 fв =15мГц Uвых <±10В IКб0 <10мкА IКмах =100мА PКмах =7Вт (с теплоотводом) Ск =45пФ Тип p-n-p Структурная схема усилителяИсходя из технического задания, была выбрана структурная схема усилителя рис.1 Структурная схема усилителя Uвх Входной Предусилитель Делитель Фазоинвертор Оконечный каскад Рис.1 Входной делитель даёт возможность делить входной сигнал в соотношениях 1:1, 1:10, 1:50. Предусилитель обеспечивает большой коэффициент усиления при минимальных искажениях. Фазоинвертор обеспечивает на выходе одинаковые по модулю и разные по фазе напряжения. Оконечный каскад обеспечивает усиление мощности сигнала для эффективного управления нагрузкой. Так как он вносит в сигнал максимальные искажения, то его коэффициент усиления этого каскада выбирают небольшим. Входной делитель С1 R1 C2 R2 C3 R3 Рис №2 Зададимся R1 =100кОм С1 =220пФ K1 = 0.1 ( коэффициент деления 1:10) K2 =0.02 ( коэффициент деления 1:50) C1 R1 = C2 R2 = C3 R3 R2 =R1 *K1 /(1-K1 ) R3 =R1 *K2 /(1-K2 ) R2 =11кОм R3 =2кОм Рассчитаем СI Пусть С1 =220пФ Тогда С2 =С1 *R1 /R2 =2нФ С3 =С1 *R1 /R3 =10.8 нФ Номинальные значения: R2 =11кОм С2 =2 нФ R3 =2кОм С3 =11 нФ Предварительный усилительC1 DA1 C2 DA2 C3 DA3 + + + - - - R2 R4 R6 R7 R1 R3 R4 Рис. 3 Первый и второй каскад (DA1,DA2) предусилителя идентичны и построены на ОУ 140УД5А Расчёт ведем для одного каскада. К Возьмём коэффициент усиления DA1 и DA2 K01 * =16 Возьмем R1 =10 кОм Тогда: R2 =R1 (K0 -1)= 150кОм Верхняя граничная частота при K0 =16, fВ =5МГц (справ. данные) Н В Третий каскад (DA3) предусилителя построен на ОУ 140УД10 В последним третьем каскаде введена регулировка коэффициента усиления всего усилителя. Зададимся условием чтобы его минимальный коэффициент усиления был равен: К0 =3 он зависит от величен сопротивлений R5 и R6 П П Следовательно R7 =R5 (K0min -1)-R6 =10кОм Верхняя граничная частота при K0 =4, fВ =5МГц (справ. данные) Нижняя граничная частота при C3
=1мкФ Параметры всего ПУ Коэффициент усиления всего ПУ: K0 =K01 K02 K03 K0max =K01 K02 K03 =1024 K0min =K01 K02 K03 =768 В FВПУ =2.9 МГц Нижняя граничная частота fн = f1 +f2 +f3 =5Гц Расчёт фазоинвертора:С2 DA1 + - Вх R2 C1 R1 DA2 - + Рис. 4 Фазоинвертор построен на 2x- ОУ 140УД10 DA1- включен как повторитель DA2 - включен как инвертор Коэффициент усиления повторителя К01 =1 Коэффициент усиления инвертора К02 »1 когда R2 <<R1 Пусть R1 =10кОм и R2 =1кОм Þ K02 »1 Для обеспечения симметричного выхода сделаем R2 – переменным сопротивлением Верхняя граничная частота для 140УD10 – равна 15МГц Нижняя граничная частота равна: Н Вожмём С1 =1мкФ тогда:
Т.К. RВХповт =RВхоу =1 МОм=100R1 , то чтобы FН1 = FН2 следует взять С2 =0,01C1 =0.01 мкФ Расчёт оконечного каскадаR1 Rк Cc2 Cc4 Cc1 Cc3 VT1 VT2 R2 Rэ CЭ Rэоб Рис. 5 Принципиальная схема оконечного каскада изображена на рис.3 Поскольку у нас симметричная нагрузка то будем вести расчёт на одно плечо. У IКмах =40мА Динамическая линия нагрузки транзистора I мА 40 Р.Т. 20 0 100 350 700 Uкэ В Рис. 4 Возьмем RЭ =4кОм и RК =13.5кОМ Рабочая точка: IК0 =20мА UКЭ0 =350В
Найдем рассеиваемую мощность PRк =5.4Вт и PRэ =I2 Э0 *RЭ =1.7Вт Произведём расчёт базового делителя: Пусть Iдел =5мА UЭ0 = IЭ0 *RЭ =20мА*4кОм=82В - напряжение на эмиттере UБ0 = UЭ0 *UБЭ =82.5В - напряжение на базе R2 = UБ0 /Iдел =16400»16 кОм R R Найдём коэффициент термонестабильности NS =1+RБ /RЭ =4,6 Определим крутизну S=IК0 /м*jт =256мА/В Рассчитаем gэкв gК =1/RК =1/13.5=7.4*10-5 Cм gн =1/Rн =4*10-6 Cм gi =h22 =(1+b)IКбо /UКэо =1.177*10-6 Cм gэкв =gi +gн +gк =7.93*10-5 Cм Рассчитаем коэффициент усиления KO =S/gэкв =3228 Введём О.О.С. разделив сопротивление RЭ Пусть K0 * =30 тогда K0 * = K0 /1+g*K0 g=RЭ /RК =0.033 RЭ - сопротивление О.О.С. RЭ =g* RК =445Ом Þ RЭ1 =RЭ -RЭ »4кОм-430Ом»3,6кОм F=1+g*K0 =107.5 – глубина обратной связи Входная проводимость: G11 = IК0 /м*jт* b=6.4*10-3 jт – тепловой потенциал rвх =1/g11 =156 Ом rэ =jт /IЭо =1.27Ом сопротивление базы транзистора rБ =rвх -brЭ =105Ом Расчёт по переменному току:
Н Расчёт граничных частотР Обеспечим при этом длительность фронта равной: tФ =0.35/fВ =0.34 мкс что для tИ =5мкс составляет менее 7% Рассчитаем нижнюю частоту всего усилителя по формуле fн = fнпр +fнфаз +fнокон =5+16+260=281Гц Для предварительного усилителя tнпр =С4 *Rвх =0.1с fнпр = 1/(2p*tнпр )=1.6 Гц Для фазоинвертора tнфи =С7 *R10 =0.01с fнфи = 1/(2p*tнфи )=16 Гц Для предоконечного каскада tнпре =С8 *Rвх =1с fнпре = 1/(2p*tнпре )=0.2 Гц Для оконечного каскада fнокон =260 Гц RЭоб =0.5RЭ1 =1780Ом Расчет транзисторов на мощность
ЗаключениеВ ходе данной работы был спроектирован электронный усилитель, позволяющий усиливать переменное напряжение. Параметры данного усилителя соответствуют техническим требованиям. Библиографический список.1. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник. Под.ред. А.В.Голомедова. Москва,; Радио и связь, 1994 2. Интергральные микросхемы. Операционные усилители. Справочник. Москва,; ВО “Наука”,1993. |