Министерство образования и науки Российской Федерации
Казанский национальный исследовательский технический университет имени а.Н.Туполева - каи
Кафедра приборов информационно-измерительных систем
Пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине "Физические основы электроники"
на тему
Проектирование и расчет усилителя мощности низкой частоты
Выполнил студент группы 3233_________________ Чекмарев С.В.
(подпись) (Фамилия И.О.)
Руководитель _________________ Бердников А.В.
(должность, подпись) (Фамилия И.О.)
Оценка _____________
___________ Бердников А.В.
(подпись) (Фамилия И.О.)
Казань, 2012
Введение
Знание проектирования и расчета усилителя мощности низкой частоты необходимо инженерам в области автоматического управления, без него не обходится ни одна система автоматического управления.
Часто возникает необходимость усиливать сигнал до определенного значения мощности. В усилителе мощности энергия источника питания передается энергии усиливаемого сигнала, тем самым увеличивая мощность сигнала.
Усилители классифицируются по ряду признаков:
По характеру усиливаемых сигналов: гармонических или импульсных.
По диапазону частот: усилители постоянного тока и усилители переменного тока. Усилители переменного тока в свою очередь делятся на усилители ИНЧ, НЧ, ВЧ и др.
По назначению: телевизионные, магнитофонные, измерительные и др.
По электрическим характеристикам: усилители тока, напряжения, мощности. Но это разделение условно, т.к. всегда усиливается мощность.
По типу усилительных элементов: ламповые, полупроводниковые, оптоэлектронные и др.
Основными параметрами электронного усилителя являются:
Коэффициент усиления - отношение выходного сигнала ко входному.
Номинальная мощность - мощность на выходе усилителя при работе на расчетную нагрузку и заданном коэффициенте гармоник или нелинейных искажений.
Полоса пропускания – частотный диапазон, в котором усилитель должен удовлетворять требованиям к своим характеристикам .
КПД – отношение выходной мощности к потребляемой мощности источника питания.
Выбор варианта структурного построения усилителя
Существуют три варианта построения усилителя мощности:
На основе одной интегральной микросхемы
На основе операционного усилителя и выходного каскада на транзисторах
На основе транзисторных каскадов предварительного усиления и каскада усиления мощности, выполненных на дискретных элементах.
В этой работе будет использоваться вариант построения усилителя мощности на основе операционного усилителя, реализующего функцию усиления напряжения, и выходных транзисторных каскадов, обеспечивающих получение заданной мощности в нагрузке. Этот вариант обеспечивает возможность применять качественные операционные усилители, которые корректируют фазовые, частотные и другие искажение, создаваемые дискретными элементами. Это так же экономит время и средства, без потери качества.
Общая структура усилителя мощности будет иметь вид:
Рис. 1 Структура усилителя мощности
Задачи каждого элемента схемы:
Входной каскад – каскад предназначен для согласования с источником сигнала, обеспечивает заданную величину входного сопротивления.
Выходной каскад – каскад согласования усилителя мощности с нагрузкой по току, выходному сигналу и по мощности.
Каскад промежуточного усиления определяет коэффициент усиления УМ по напряжению