Расчёт усилителя звуковой частоты

ЗАДАНИЕ

Рассчитать усилитель мощности по следующим данным:

1. Температура окружающей среды: 5 ? 45 ?С
2. Частота: 300 ? 3400 Гц
3. Коэффициент усиления: К = 90
4. Выходное напряжение:Uвых = 6 В
5. Выходной каскад: схема Дарлингтона
6. Нагрузка: Rн = 90 Ом
7. Инвертирующий усилитель
8. Операционный усилитель: К154УД1

Параметры микросхемы К154УД1:

Uпит = 2х(4...18), В - напряжение питания
Uпит. ном = 2х15, В
KD = 150?10? - минимальный коэффициент усиления
Uсф. max = 10 В - допустимое значение синфазного входного напряжения
VU = 10 В/мкс - скорость увеличения выходного напряжения
RD вх = 1 МОм - входное сопротивление
Uсм = 5 мВ - напряжение смещения
Iп = 0.15 мА - потребляемый ток
IKUсм = 30 мкВ/К - температурный коэффициент напряжения смещения "нуля"
I1 = 40 нА - входной ток
?I1 = 20 нА - разностный входной ток
Uдф. max = 10 В - допустимое значение дифференциального входного напряжения
Ксф = 80 дБ - коэффициент ослабления синфазного сигнала
f1 = 1 МГц - частота единичного усиления
±U2m max = 11 В - наибольшая амплитуда выходного напряжения
R2н min = 2 кОм - наименьшее сопротивление нагрузки

Предусмотреть защиту выходного каскада и внешнюю коррекцию напряжения смещения нуля.

В данной курсовой работе произведен расчет усилителя мощности звуковой частоты на основе операционного усилителя К154УД1 и кремниевых транзисторов КТ814Б, КТ815Б, КТ315А, КТ361А предусмотрена внешняя коррекция напряжения смещения нуля.
Усилитель мощности, звуковая частота, транзисторы, микросхема

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Выбор источника питания
2. Расчет и выбор транзисторов
3. Внешняя коррекция напряжения смещения
4. Защита выходного каскада
5. Выборы сопротивлений
6. Погрешности выполненных операций
Выводы
Перечень ссылок
Приложение А
Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ

Техническая электроника широко внедряется практически во все отрасли науки и техники, поэтому знание основ электроники необходимо всем инженерам. Особенно важно представлять возможности современной электроники для решения научных и технических задач в той или иной области. Многие задачи измерения, управления, интенсификации технологических процессов, возникающие в различных областях техники, могут быть успешно решены специалистом, знакомым с основами электроники.
В настоящее время в технике повсеместно используются разнообразные усилительные устройства. Куда мы не посмотрим - усилители повсюду окружают нас. В каждом радиоприёмнике, в каждом телевизоре, в компьютере и станке с числовым программным управлением есть усилительные каскады. Эти устройства, воистину, являются грандиознейшим изобретением человечества.
В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока, напряжения и мощности.
В данном курсовом проекте решается задача проектирования усилителя мощности (УМ) на основе операционного усилителя (ОУ). В задачу входит выбор типа электронных компонентов, входящих в
состав устройства, с предусмотрением защиты выходного каскада и внешней коррекции напряжения смещения нуля.
Выбор активных и пассивных элементов является важным этапом в обеспечении высокой надежности и устойчивости работы схемы.
Для разработки данного усилителя мощности следует произвести предварительный расчёт и оценить количество и тип основных
элементов. После этого следует выбрать принципиальную схему предварительного усилительного каскада на ОУ и оконечного каскада.
Оптимизация выбора составных компонентов состоит в том, что при проектировании усилителя следует использовать такие элементы, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройства по заданным характеристикам, а также его экономичность с точки зрения расхода энергии питания и себестоимости входящих в него компонентов.

1. ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРАНЗИСТОРОВ
Определяем мощность, рассеиваемую на транзисторе, учитывая схему защиты по току выходного каскада в режиме короткого замыкания.
2.4 Выбор транзисторов оконечного каскада.
3. ВНЕШНЯЯ КОРРЕКЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ
Пунктиром показана характеристика, снятая без компенсации напряжения смещения нуля.
Однако, как показано на рисунке 3.1 штриховой линией, для реальных операционных усилителей эта характеристика несколько сдвинута. Таким образом, для того чтобы сделать выходное напряжение равным нулю, необходимо подать на вход операционного усилителя некоторую разность напряжений. Эта разность напряжений называется напряжением смещения нуля Uсм. Оно составляет обычно несколько милливольт и во многих случаях может не приниматься во внимание. Когда этой величиной пренебречь нельзя она может быть сведена к нулю. Поэтому во многих интегральных операционных усилителях предусмотрены специальные клеммы. После устранения напряжения смещения нуля остаются только его возможные изменения в зависимости от времени, температуры и напряжения питания.

Выше была описана внутренняя компенсация напряжения смещения нуля на операционном усилителе.
В данном задании необходимо предусмотреть внешнюю коррекцию нуля.
Так как используется только один вход усилителя (инвертирующий), то к другому входу приложим постоянное напряжение 15 В и тем самым скомпенсируем напряжение смещения нуля.
К выводу 3 микросхемы К154УД1 подключим потенциометр RP1 = 100 кОм и для удобства установки малых напряжений дополнительно поставим делитель напряжения, состоящий изR2 = 300 кОм, R3 = 1.8
4. ЗАЩИТА ВЫХОДНОГО КАСКАДА
Для защиты по току выходного каскада в режиме короткого замыкания воспользуемся схемой, приведенной на рисунке 4.1.

6. ПОГРЕШНОСТИ ВЫПОЛНЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ

В зависимости от выполняемых функций требования предъявляемые к операционным усилителям различны но в любых случаях важно уменьшать погрешность выполненной операции и увеличивать быстродействие упрощать схемы операционных усилителей и повышать их надежность.

ВЫВОДЫ

В данной курсовой работе рассчитаны количество каскадов в схеме усилителя, активных и пассивных элементов, параметры элементов, тип выходного каскада , предусмотрена защита выходного каскада и внешней коррекции напряжения смещения нуля усилителя.
Двухтактный усилитель мощности состоит из двух симметричных плеч. Транзисторы подобраны с максимально близкими характеристиками, работают в одинаковом режиме.
Коэффициент усиления напряжения равный 90.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов/ В.Г. Герасимов, О.М. Князьков, А.Е. Краснопольский, В.В. Сухоруков; под ред. В.Г. Герасимова. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Высш.
Школа,1978

2. Лавриненко В.Ю Справочник по полупроводниковым приборам. 9-е изд., перераб. К.: Техника ,1980

3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.- М.: 1982