Усилитель мощности звуковой частоты

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Информатика, ВТ, телекоммуникации
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

611,18 Кб
Опубликовано:

2012-08-14

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Усилитель мощности звуковой частоты

Введение

Целью выполнения курсового проекта является разработка структурной и принципиальной схем одного из наиболее применяемых типов усилителей: усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) в соответствии с техническим заданием, которое приведено ниже.

В процессе выполнения КП была рассчитана структурная схема УМЗЧ, а также составлена принципиальная схема УМЗЧ в соответствии с ГОСТом, рассчитаны электрические параметры схемы.

В данной работе выполнены следующие основные этапы:

) рассчитана структурная электрическая схема УМЗЧ (заданием предусмотрено проектирование 3х - каскадного усилителя).

) выполнен её чертёж в соответствии с ГОСТом на УГО структурных электрических схем (Рис.1) .

) составлена в соответствии с проведённым расчётом и полученной структурной схемой электрическая принципиальная схема УМЗЧ в соответствии с ГОСТом на УГО (Рис.2). При этом учтено, что проектирование строго ограничивается вариантом УМЧЗ, выполненным по бестрансформаторной схеме на дискретных БТ.

) проведен полный электрический расчёт полученной принципиальной схемы УМЗЧ.

) выполнен расчёт АЧХ УМЗЧ.

1. Техническое задание

Разработать структурную и принципиальную схему усилителя мощности звуковой частоты в соответствии со следующими исходными данными:

Вариант индивидуального задания #9:

Тип драйвера: вольт-добавка

2. Расчёт структурной схемы

1. Выбор транзисторов оконечного каскада.

Необходимо выбрать два транзистора (с p- и n- каналом) с максимально схожими параметрами исходя из следующего:

1. Допустимой мощности, рассеиваемой на стоке транзистора плеча каскада

2. Допустимого тока стока

. Допустимого напряжения сток- исток транзисторов

. Допустимой граничной частоты транзисторов

. Допустимая мощность:

2. Допустимый ток стока:

3. Допустимое напряжение сток- исток транзистора:

Выберем транзисторы по первым трём пунктам:канал: IRF532 ()канал: IRF9530 ()

4. Расчёт граничной частоты транзистора:

IRF532:

определяется графически (граф. 1 и 2)

Транзистор IRF532 подходит по всем параметрам.

График 1 - Крутизна

График 2

определяется графически (граф. 3 и 4)

Транзистор IRF9530подходит по всем параметрам.

График 3 - Крутизна

График 4

. Выбор транзистора предоконечного каскада (драйвера).

Выбор осуществляется на основании следующего:

1. Допустимой мощности, рассеиваемой на стоке транзистора плеча каскада

2. Допустимого тока стока

. Допустимого напряжения сток- исток транзистора

. Допустимой граничной частоты транзистора

Выполним расчёт:

MFE9200 n- канал ()

Проверим, подходит ли транзистор по частоте:

-крутизна определяется графически (граф. 5 и 6)

Рис. 5

Рис. 6

Транзистор подходит по всем параметрам.

Рассчитаем некоторые доп. параметры, которые понадобятся нам впоследствии:

. Выбор транзистора первого каскада.

Осуществляется по:

1. Коэффициенту усиления

2. Напряжению сток- исток

. Току стока

. Мощности рассеивания

. Граничной частоте

- глубина ОС;

Для определения напряжения, запишем выражение закона Кирхгофа по напряжению для контура:

Выберем транзистор по току и напряжению:, n- канал ()

Проверим, подходит ли транзистор по коэффициенту усиления и граничной частоте:

- по ГОСТу:

-определяется графически (граф. 7 и 8)

График 7 - Крутизна

График 8

Транзистор подходит по всем параметрам.

. Электрический расчёт.

. Электрический расчёт оконечного каскада.

Из расчёта структурной схемы:

По ГОСТу выбираем:

Для транзистора IRF532:

- определяются графически (граф. 9)

Для транзистора IRF9530:

- определяются графически (граф. 10)

Необходим технологический запас, поэтому выбираем:

Тогда:

График 9 - Семейство ВАХ IRF532

Проверим, подходят ли ПТ по дополнительным эксплуатационным параметрам:

Т.о. оба транзистора подходят с небольшим запасом по всем параметрам.

. Расчёт входных показателей оконечного каскада.

График 11

- см. граф. 11

3. Электрический расчёт предоконечного каскада (драйвера)

В драйвере используется т. н. эффект «вольт-добавки» за счёт большой ёмкости

Из- за этой ёмкости включено параллельно , поэтому выбираем его следующим образом:

- по ГОСТу:

Резистор по переменному току включён параллельно З-И оконечных ПТ, поэтому:

Сильное увеличение недопустимо, т. к. в этом случае Т. П. попадёт в сильно нелинейную область проходной ВАХ.

Чтобы найти запишем выражение для з- на Кирхгофа для контура:

т. к.

Выберем резисторы по ГОСТу:

При наличии вольт-добавочной ёмкости:

Найдём амплитуду тока стока драйвера:

Т.к. , то режим «А» осуществим для транзистора драйвера с запасом.

Найдём мощность, рассеиваемую на стоке транзистора:

Максимальное напряжение сток- исток транзистора VT2 при «В-Д»:

Проверим, подходит ли транзистор по эксплуатационным параметрам:

Найдём значение вольт-добавочной ёмкости . Постоянная времени цепи «В-Д»:

Д. б.:

Выбираем:

Выбираем по ГОСТу:

4. Электрический расчёт первого каскада

Выбран ПТ: - по ГОСТу.

Запишем выражение для закона Кирхгофа по замкнутому контуру:

, где - результирующее сопротивление в цепи эмиттера.

- выбираем:

- выбираем по ГОСТу:

- ток делителя в цепи затвора VT2

- выбираем по ГОСТу:

Транзистор подходит по всем параметрам.

- по ГОСТу выбираем:

должно быть много больше, чем .

Выбираем

- выбираем по ГОСТу:

6. Цепь ОС

каскад драйвер резистор транзистор

- коэффициент передачи цепи ОС.

-выбираем по ГОСТу:

7. Ёмкости

Найдём приближённые значения ёмкостей :

По ГОСТ:

8. Компьютерное моделирование работы УМЗЧ в CCM MC9

Принципиальная схема УМЗЧ

График 12 - Принципиальная схема с постоянными токами, протекающими в цепях

График 13

Принципиальная схема с постоянными напряжениями в узлах.

График 14

В процессе моделирования сопротивления резисторов и ёмкости конденсаторов изменялись для получения необходимых токов и поэтому могут не совпадать с рассчитанными в разделе 3 курсового проекта.

Временная зависимость выходного напряжения при максимальной мощности сигнала в нагрузке и заданном в ТЗ Кгобщ.

График 15

Из этой характеристики видно, что амплитуда выходного напряжения что близко к рассчитанному в разделе 3.

Определение мощностей и КПД усилителя.

Максимальная мощность в нагрузке при заданном Кгобщ.

График 16

Из этой характеристики видно, что , что немного больше необходимого по техническому заданию .

Значения мощности P0,отбираемой от источников питания при максимальной мощности сигнала в нагрузке. А так же значение мощности P1, отбираемой от источника питания предоконечным каскадом (драйвером). Видно, что он потребляет лишь малую часть от общей мощности.