Предварительный усилитель




Усилитель вертикального отклонения осциллографа

Министерство общего и профессионального образования РФ

Уральский государственный технический университет

Кафедра ФМПК

 

РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Пояснительная записка

19.02 520000 012 ПЗ

 

Студент: Лебедев В.В.

Руководитель: Стрекаловская З.Г.

Н. Контролёр Замараева И.В.

Группа: ФТ-429

 

Екатеринбург

1998 г.

 

Содержание

 

Стр.

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)0C

 

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 усилителя

 

Исходя 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)

 

C1R1= C2R2= C3R3

 

R2=R1*K1/(1-K1)

R3=R1*K2/(1-K2)

R2=11кОм

R3=2кОм

 

Рассчитаем СI

Пусть С1=220пФ

Тогда С21*R1/R2=2нФ

С31*R1/R3=10.8 нФ

 

Номинальные значения:

R2=11кОм С2=2 нФ

R3=2кОм С3=11 нФ

 

Предварительный усилитель

 

C1 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
оэффициент усиления ОУ определяется по формуле:

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
ижняя граничная частота при C1=1мкФ

 

В
озьмём С45=1 мкФ R7=100кОм R6=33кОм

 

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
ри R5=10кОм и R6=20кОм коэффициент усиления составит K0min=3

 

П
усть максимальный коэффициент усиления составит K0мах=4

 

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=K01K02K03

K0max=K01K02K03=1024

K0min=K01K02K03=768

 

В
ерхняя граничная частота:

FВПУ=2.9 МГц

 

Нижняя граничная частота

fн= f1+f2+f3=5Гц

 

Расчёт фазоинвертора:

С2 DA1

+

-

В х

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
еобходимо чтобы FН1=FН2 (нижние граничные частоты обоих плеч были одинаковые)

 

Вожмём С1=1мкФ тогда:

 


Т.К. RВХповт=RВхоу=1 МОм=100R1,

то чтобы FН1= FН2 следует взять С2=0,01C1=0.01 мкФ

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-07-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: