Реферат: Расчёт усилителя постоянного тока и источника питания
Реферат: Расчёт усилителя постоянного тока и источника питания
Министерство
общего и профессионального
образования
РФ
Сибирский
Государственный
Индустриальный
Университет
Расчётно-пояснительная
записка к курсовой
работе по
промышленной
электронике
Тема:
Расчёт усилителя
постоянного
тока и источника
питания
Вариант
№7
Номер
зачётной книжки:
94051
Выполнил
студент г. ЗЭПА-95
Лавриненко
Д.В.
Расчет
усилителя
постоянного
тока
Усилитель
постоянного
тока (УПТ) служит
для усиления
медленно меняющихся
сигналов, значение
которых после
изменения
остается постоянным
сколько угодно
долго. Нижняя
рабочая частота
УПТ
,
а высшая –
определяется
назначением
усилителя и
условиями его
работы.
Возьмём
в качестве
усилительного
каскада операционный
усилитель
который имеет
большей коэффициент
усиления и
допускают
изменение
выходного
сигнала почти
в полном диапазоне
питающего
напряжения,
а так же обладают
высоким входным
и сравнительно
малым выходным
сопротивлениями,
отличается
большей стабильностью
и простотой
использования.
Промышленность
выпускает сотни
типов операционных
усилителей
(ОУ), они имеют
неинвертирующий
и инвертирующий
входы и неинвертирующий
выход. Принцип
работы (ОУ)
заключается
в том, что выходной
сигнал изменяется
в положительном
направлении,
когда потенциал
на неинвертирующем
входе становится
более положительным,
чем потенциал
на инвертирующем
входе, о наоборот.
Это не означает,
что на одном
входе потенциал
всегда должен
быть более
положительным,
чем на другом,
а просто указывает
относительную
фазу выходного
сигнала.
Применение
сильной ООС
снижает усиление
и обеспечивает
его стабильность.
Усилитель
постоянного
тока
Дано:
,
,
,
.
,где
R1 –
входное сопротивление,
влияющее на
Kу схемы.
R2 –
компенсация
токов смещения
ОУ,
R3 –
параллельная,
отрицательная
обратная связь
по напряжению.
C1, C2
– ёмкости для
сглаживания
высокочастотных
пульсаций
питающего
напряжения.
по условию,
тогда предположим
R2 =100KОм
р R1
= 10KОм, [1,
стр.184]
,
[1,стр. 185.]
.
Возьмём
ОУ К140УД8А, который
имеет следующие
характеристики
[2]:
номинальное
напряжение
питания …………………
±15В,
ток
потребления
…………………………….
не более 5мА,
коэффициент
усиления …………………………….
50 000,
выходное
напряжение
…………………….. не
менее ±10В,
рабочая
частота ………………………………………
1МГц.
ток
нагрузки
………………………………….
не более 5мА,
Все
параметры
соответствуют
условиям задачи.
Выпрямитель
напряжения
со стабилизатором
Дано:
,,.
Решение.
Берём
схему компенсационного
стабилизатора
напряжения,
у которого
Кстаб = 20…50,
что удовлетворяет
условию и берём
двуполупериодный
выпрямитель
на диодах.
Поскольку
плечи стабилизатора
идентичны, то
рассчитываем
одно плечо с
использованием
однотипных
транзисторов
разной структуры.
Стабилизатор
напряжения
на транзисторе
Ток
нагрузки одного
плеча стабилизатора
равняется
сумме токов:
потребления
ОУ и тока нагрузки
на выходе ОУ;
5 + 5 = 10мА.
Возьмём
транзистор
КТ315А (КТ361А), его
параметры:
h21Э = 20…90,
Iк.max
= 100мА, Uкэ
= 25В, и стабилитрон
КС515Г, его параметры:
Iст
= 10мА,
Uст
= 15 ± 0,75В.
,
,
,
где Iст
– ток стабилизации
стабилитрона.
Ток,
протекающий
через R1,
R2,
,
берём U0
= 17В,
Выпрямитель
По
полученным
данным подбираем
диоды выпрямительного
моста (U0
= 17В, Iд
= 39 мА).
– средний
ток, протекающий
через диоды
выпрямительного
моста [3].
– обратное
напряжение
на диоде выпрямительного
моста [3].
Выбираем
диодную сборку
КДС523Г [2], её параметры:
,
,
.
Расчет
трансформатора
выпрямителя.
Сопротивление
трансформатора.
Ом
1
[3].
Напряжение
на вторичной
обмотке трансформатора:
[3]
.
Ток
во вторичной
обмотке трансформатора:
[3]
.
Ток
в первичной
обмотке трансформатора:
[3].
Вычисляем
габаритную
мощность
трансформатора:
[3].
и
находим произведение
площади сечения
сердечника
трансформатора
QC
на площадь
окна сердечника
QО , которое
в зависимости
от марки провода
обмоток равно:
QC
Ч
QО =
1,6PГ для
провода марки
ПЭЛ;
QC
Ч
QО = 2PГ
для провода
марки ПЭШО;
QC
Ч
QО =
2,4PГ для
провода марки
ПШД.
Выбираем
провод марки
ПЭЛ, при этом:
QC
Ч
QО
= 1,6PГ
= 1,6 Ч
2,53 = 4,05 см4.
1
В формулах
напряжение
в вольтах, ток
в мА, сопротивление
в Ом, ёмкость
в мкФ.
Из таблицы
[3, стр. 182, Т. №6] основных
данных типовых
Ш-образных
пластин, по
значению QC
Ч QО
выбираем для
сердечника
трансформатора
пластины типа
Ш-14 с QО = 1,47 см2
; ширина среднего
стержня сердечника
а = 1,4см; высота
окна h =
2,1см и ширина
окна b =
0,7см.
При
этом получаем
:
[3].
Необходимая
толщина пакета
пластин:
[3],
берём 2 см, то
QС = а Ч
с = 2,8 см2
Отношение
.
Его рекомендуется
брать в пределах
1…2. Если оно выйдет
за эти пределы,
то необходимо
выбрать другой
тип пластин.
Определяем
число витков
w и
толщину провода
d первичной
и вторичной
обмоток трансформатора.
[3];
[3];
[3], берём
0,1 мм;
[3].
Расчет
фильтра.
Расчет
необходимого
конденсаторного
фильтра С0,
от этой ёмкости
зависит коэффициент
пульсаций
выпрямленного
напряжения.
[3], берём
два конденсатора
по 20мкФ, включенных
параллельно.
Рабочее
напряжение
конденсаторов:
[3] берём
25В.
Коэффициент
пульсаций на
входе параметрического
стабилизатора:
[3].
Так
же необходимо
в схему стабилизатора
включить ёмкости
С1 и С’1
для уменьшения
пульсаций
стабилизированного
напряжения.
Ёмкости
С7 и С8
необходимо
монтировать
как можно ближе
к корпусу ОУ,
что бы компенсировать
высокочастотные
помехи в сети
питания.
Итоговая
схема устройства
Список
используемой
литературы.
П.Хоровиц,
У.Хилл, “Искусство
схемотехники”,
в трех томах,
Т - 1, М, “Мир”,1993г.
Серия
МРБ, “Справочная
книга радиолюбителя-конструктора”,
под ред. Н.И.
Чистякова, М,
“Радио и связь”,
1990 г.
Л.Н.
Бочаров, С.К.
Жебряков, И.Ф.
Колесников,
“Расчет
электронных
устройств на
транзисторах”,
М, “Энергия”,
1978 г.
Новокузнецк
1998 г.
|