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.