Курсовая работа
По дисциплине: «Физические основы электроники»
По теме: «Разработка конструкции узла печатного усилителя мощности с балансным дифференциальным входным каскадом»
Выполнил студент:
Факультета ИТиСС
2 курса, группы 13- ИФО
Соколов И,Н.
Проверил преподаватель:
___________ Сорокин И.А.
(Подпись)
г. Княгинино
2015 г.
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Лист задание……………………………………………………………………....4
2. Теоретическая часть……………………………………………………………....5
2.1 Краткое описание конструкции печатного усилителя и её назначение……….............................................................................................6
2.2 Описание технологического процесса……………………………………....9
2.3 Выбор и описание оборудования, инструментов и приспособлений для изготовления печатного усилителя…………………………………………………………………….10
3. Расчётная часть…………………………………………………………………..11
4.1 Вычисление радиоэлементов по заданным параметрам…………………..12
4. Заключение………………………………………………………………………22
5. Список используемой литературы……………………………………………...23
6. Приложения……………………………………………………………………...24
Введение
Целью курсового проекта является разработка конструкций и технологического процесса изготовления печатной платы устройства, а также расчетное обоснование выбора элементной базы и разработанные структуры технологического процесса.
В настоящее время нет ни одной области науки и техники, где не применялась бы электроника. А основой электроники на сегодняшний день является усилительный каскад, основанный на применении транзистора. Они могут быть успешно использованы не только в классе устройств, для которых они разработаны, но и во многих других устройствах.
В электронных устройствах транзисторы могут включаться по схеме с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Наилучшими усилительными свойствами (усиление тока, напряжения и мощности) обладает транзистор в схеме с ОЭ. В схеме с ОБ усиление мощности сравнительно меньше, чем в схеме с ОЭ. Кроме того, в схеме с ОБ транзистор имеет сравнительно малое входное и большое выходное сопротивление, что затрудняет согласование каскадов. В схеме с ОК транзистор тоже обеспечивает меньшее усиление мощности. Однако в схеме с ОК транзистор имеет сравнительно большое входное и небольшое выходное сопротивления, и поэтому схема с ОК часто применяется в качестве согласующего каскада (выходного) между источником сигнала с высокоомным выходным сопротивлением и низкоомной нагрузкой. Наиболее же часто в электронных устройствах применяется включение транзистора по схеме с ОЭ. При разработке, изготовлении и эксплуатации полупроводниковых приборов следует принимать во внимание их специфические особенности. Высокая надежность радиоэлектронной аппаратуры может быть обеспечена только при учете таких факторов, как разброс параметров транзисторов, их температурная нестабильность и зависимость параметров от режима работы, а также изменение параметров транзисторов в процессе эксплуатации. Под воздействием различных факторов окружающей среды некоторые параметры, характеристики и свойства транзисторов могут изменяться. Для герметичной защиты транзисторных структур от внешних воздействий служат корпуса приборов.
Все большее распространение получают так называемые бескорпусные транзисторы, предназначенные для использования в микросхемах и микросборках. Кристаллы таких транзисторов защищены специальным покрытием, но оно не дает дополнительной защиты от воздействия окружающей среды. При конструировании устройств необходимо стремиться обеспечить их работоспособность в возможно более широких интервалах изменений важнейших параметров транзисторов. Разброс параметров и их изменение во времени при конструировании могут быть учтены расчетными методами или экспериментально - методом граничных испытаний.
Лист задание
Тема: Разработка узла печатного усилителя мощности с балансным дифференциальным входным каскадом,
Исходные данные:
1. Схема электрическая принципиальная
2.Условия эксплуатации – 1 группа ГОСТ 16.019 – 01
3.Плотность компоновки k=0.5
4.Длительность фронта импульса τϕ=20 нс
5.Допустимые помехи напряжения Uпомех.доп.=0,6 В
6.Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика печатной платы
ε=5,3 Ф/м
7.Максимальный класс точности печатной платы – 3
2.Теоретическая часть
2.1 Краткое описание конструкции печатного усилителя мощности
и её назначение
Усилитель мощности с балансным дифференциальным входным каскадом, Он имеет следующие основные технические характеристики:
Номинальная выходная мощность....... 55 Вт
Коэффициент гармоник.......... 0,07%
Полоса рабочих частот ………… 20... 50 000 Гц
Отношение сигнал-шум.......... 89 дБ
Напряжение питания........... ±36 В
Ток покоя............ 100 мА
Полные технические характеристики усилителя приведены в табл. 1.
Таблица 1
Технические характеристики усилителей мощности
| Усилитель | Рmах. ВТ | Pном (Дf) Вт | КГ (Дf), % | Кг (50 мВт), % | Дf. Гц | в (Фн). град | в (ФВ), град | Фн,Град | Фв, град | Vmах, в/мкс |
| Рис. 1 | 0,07 | 0,15 | 20... 50000 | |||||||
Одной из особенностей данного усилителя мощности является его питание от двухполярного источника. Это позволяет включить нагрузку между выходом усилителя и общим проводом без переходного конденсатора. Другая особенность состоит в применении входного балансного дифференциального каскада, обладающего хорошей термостабильностью.
Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1. Он состоит из входного каскада (транзисторы VT1, VT2), каскада усиления напряжения (VT3) и выходного (VT4 — VT7) и элементов защиты выходных транзисторов (VD3 — VD6). Входной каскад выполнен по схеме дифференциального каскада с несимметричным выходом. Входной сигнал поступает на базу транзистора VT1 через разделительный конденсатор С1. Сигнал ООС подается с выхода через резистор R6 на базу транзистора VT2. Дифференциальный каскад сравнивает выходное напряжение с нулевым напряжением общего провода, и если по каким-либо причинам постоянное напряжение на выходе усилителя станет отличным от нуля, сигнал рассогласования с выхода дифференциального каскада поступает на выходной каскад, обеспечивая тем самым нулевое напряжение на выходе усилителя. С выхода дифференциального каскада сигнал поступает на усилитель напряжения и через резистор R7 на выходной каскад. Выходной каскад выполнен на составных комплементарных транзисторах VT4, VT6 и VT5, VT7, обладающих большим входным и весьма малым выходным сопротивлениями.
Диоды VD1 и VD2 создают начальное смещение выходного каскада и обеспечивают температурную стабилизацию тока покоя выходных транзисторов. Через конденсатор вольт добавки С5 подключается ПОС в цепь коллекторной нагрузки транзистора VT3, обеспечивая тем самым получение максимального размаха выходного напряжения. Диоды VD3, VD4 и VD5, VD6 защищают выходные транзисторы, шунтируя в случае перегрузки, переходы транзисторов. Элементы СЗ, С6, R14, С7, L1 предотвращают самовозбуждение усилителя на высоких частотах.
Для температурной стабилизации тока покоя выходных транзисторов диоды VD1 и VD2 устанавливают на общий с транзисторами VT6 и УТ7 теплоотвод. Катушка L1 намотана на резисторе R15 (МЛТ-2) и содержит 25 витков провода ПЭВ-2 0,8. Резисторы R12 и R13 изготовлены из высоковольтного провода (манганин, константан).
Налаживание усилителя заключается в проверке правильности монтажа. При правильном монтаже и использовании исправных элементов дополнительной настройки не требуется. Для питания усилителя необходим двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении ±36 В ток не менее 1,2 А.