Усилитель постоянного тока
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
°билитрон КС515А.
Основные характеристики стабилитрона приведены в таблице 1 :
Таблица 1
ТипUст, ВdUcт, ВIст, мАImin, мАImax, мАrст ,ОмaUст %/СКС515А15 0,755153300,1
Выбор тока рабочей точки стабилитрона осуществляется внутри рабочей области по следующему условию :
ст.мин < Iст < Iст.макс
Примем ток стабилитрона равным 25 мА.
1 мА < 27 мА < 53 мА
Расчёт тока, потребляемого схемой
R1= Iст + Iн.ст
IR1 = 27 мА + 32 мА = 59 мА
Напряжение на входе стабилизатора должно превышать выходное напряжение на 2..7 В
Uвх = Uст. +(2..7) В
Uвх = 15 В + 6 В = 21В
Рассчитываем сопротивление резистора R1 при напряжении на нём 6 В и токе 59 мА
1 = (Uвх - Uст.) / IR1
R1 =(21 - 15) / 0,059 = 100 Ом
По заданному значению нестабильности питающего напряжения, определим абсолютное изменение входного напряжения стабилизатора ? Uвх
? Uвх = 0,15 * Uвх
? Uвх = 0,15 * 21 В = 3,15 В
Оценим изменение тока через R1
? IR1 = ? Uвх / (R1 + rст )
? IR1 = 3,15 /(100 + 30) = 24,2 мА
Исходя из того, что дифференциальное сопротивление стабилитрона rст<< RH, определяется ? Iст = ?IR1 и проверим правильность выбора рабочей точки
ст.мин < Iст + ? Iст < Iст.макс
Iст + ? Iст = 27 + 24,2 = 51,2 мА
мА < 51,2 мА < 53 мА
Определим изменение выходного напряжения схемы
? Uн = ? Iст * rст
? Uн = 0,0242 * 30 = 0,726 В
Вычислим коэффициент стабилизации стабилизатора
Кст. = (? Uвх / Uвх) / (? Uн / Uн)
Кст. =(3.15 / 21) / (0,726 / 15) = 3,1
Т.к. коэффициент стабилизации стабилизатора получился меньше 10, заменим стабилизатор на полупроводниковом приборе стабилизатором на микросхеме.
Выбираем микросхему К142ЕН6
Основные характеристики микросхемы представлены в таблице 2:
Таблица 2
ТипКст, %/ВTKUст, %/КUвх - Uвых ,ВUвх , ВUвых, ВIпотр , мАК142ЕН60,00150,022,220150,37,5
Схема включения микросхемы представлена на рисунке 3
Рисунок 3 - Стабилизатор в интегральном исполнении
Выводы:
- вход;
- выключение;
, 11 - коррекция;
- общий;
- выход;
- обратная связь.
Проверка Кст стабилизатора на основе интегральной микросхемы К142ЕН6
Зная коэффициент нестабильности по напряжению микросхемы :
кнU = 0,0015 %
В и абсолютное изменение входного напряжения стабилизатора ? Uвх = 3,15 В, можно определить изменения напряжения на выходе микросхемы :
dUвых = кнU * ? Uвх = 0,0015 %/В * 3,15 В=0,00473 %
Изменение напряжение на выходе стабилизатора на основе интегральной микросхемы :
? Uвых.ст = 0,00473 % * 0,15% = 0,0007%
Также можно найти коэффициент стабилизации при использовании микросхемы :
Кст.мк. =(3.15В / 21В )/(0,0007%/15В) = 3218
Коэффициент получился > 10. Ёмкость выходных (С3 = С4) конденсаторов должна быть не менее 10 мкФ. Ёмкость конденсаторов цепи коррекции (С1 = С2) должна находиться в пределе (0,001..0,2) мкФ. Основные характеристики конденсаторов приведены в таблице 3 :
Таблица 3
Обозначение конденсатораТипС , мкФU , ВДопуск , %С1К73-240,21005С2К73-240,21005С3К73-261001005С4К73-261001005
Конденсаторы выбираются из условия, что напряжение должно быть больше , чем .
.2 Расчет выпрямителя
Однофазный однополупериодный выпрямитель является простейшим. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение полупериода сетевого напряжения.
Рисунок 4 - Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя
Определим ток на выходе выпрямителя, он же будет являться входным для стабилизатора.
ток напряжение усилитель выпрямитель
Iд = Iпотр. + Iн.ст.
Iд = 7,5мА + 32мА=39,5 мА
Из соотношения для двухполупериодного выпрямителя Iд2Uвх/pRн найдём амплитудное значение входного напряжения выпрямителя
Для этого рассчитаем сопротивление Rн :
н=Uвх/Iвх ст
Где , Uвх - входное напряжение схемы
Iвх ст - входной ток стабилитрона
н= 21/39,5*10-3=531 Ом
Uвх (Iдp Rн) / 232,9 В
Далее выбираем выпрямительный диод Д229И из учёта что , Uобр > Uвх
Основные характеристики диода приведены в таблице 4 :
Таблица 4
Тип диодаUобр , ВIпр , АД229И2000,7
Проверяем правильность выбора диода :
обр max > Uвх > 34 В
Следовательно диод выбран правильно.
Рассчитаем коэффициент трансформации понижающего трансформатора от 220 В :
= Uвх /2* 220 = 34 /2* 220=0,109
Конденсаторы выбираются с соблюдением условия, что :
н*С>>1/f
=100 Гц, потому что выбран двухполупериодный выпрямитель.
Выражаем ёмкость :
С>>1/f*Rн
Подставив в выражение рассчитанные ранее значения, получаем
С>>18,8 мкФ.
Характеристики конденсатора приведены в таблице 5 :
Таблица 5.
Тип конденсатораЁмкость , мкФНапряжение , ВРасчётнаяНоминальнаяРасчётноеНоминальноеК73-2618,810034100
3. Расчет усилителя постоянного тока
Усилитель - устройство , предназначенное для усиления входного сигнала по напряжению за счёт преобразования энергии источника питания в энергию входного сигнала.
Он нужен для обеспечении условий при которых маломощный сигнал управляет изменением существенно большего выходного напряжения обусловленного наличием в выходной цепи источника питания.
3.1 Расчет коэффициента передачи усилителя и выбор структурной схемы
Структурная схема усилителя представлена на рисунке 5
Рисунок 5 - Структурная схема усилителя постоянного т?/p>