Усилитель постоянного тока
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Министерство образования и науки РФ
Пензенский государственный университет
Кафедра автоматики и телемеханики
Пояснительная записка к
курсовой работе
Усилитель постоянного тока
по курсу: "Электроника"
Выполнил:
ст. гр. 08ЗАА41 Карпасов Е.А.
Проверил: к.т.н., доцент
Пащенко В.В.
Нормоконтролер:
Саул Е.Н.
Пенза 2010
Оглавление
Введение
. Разработка структурной схемы устройства
. Расчет источника питания
.1 Расчёт стабилизатора напряжения
.2 Расчет выпрямителя
. Расчет усилителя постоянного тока
.1 Расчет коэффициента передачи усилителя и выбор структурной
.2 Расчет предварительного усилителя
.3 Расчет фильтра низких частот
.4 Расчет усилителя с токовым выходом
. Расчет погрешностей
.1 Расчет температурной погрешности
.2 Расчет погрешности от нестабильности питающего напряжения
Заключение
Список использованных источников
Введение
Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии.
Широкое распространение при построении электронных устройств получили операционные усилители.
Операционный усилитель - качественный усилитель, необходимый для усиления как постоянных, так и переменных сигналов. В настоящее время широко используются ОУ в виде полупроводниковых интегральных схем.
Одним из основных преимуществ применения интегральных микросхем является экономия времени, которое могла бы уйти на осуществление многочисленных соединений элементов.
Усилители постоянного тока на операционных усилителях широко применяются в промышленности, в частности в системах автоматического управления для усиления маломощных сигналов с датчиков. Такие усилители имеют высокую точность, чувствительность, стабильность, надежность и малую стоимость. Кроме того, усилители постоянного тока обладают высоким коэффициентом усиления, широким диапазоном рабочих частот, малыми габаритами, также они обладают малой температурной погрешностью и погрешностью от нестабильности питающего напряжения.
1. Разработка структурной схемы устройства
Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Схема отображает правило преобразования входных сигналов в выходные. На структурной схеме изображают все основные функциональные части электронного устройства. Структурная схема приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема усилителя постоянного тока
ПТ - понижающий трансформатор
В - выпрямитель
СФ - сглаживающий фильтр
СН - стабилизатор напряжения
ПУ - предварительный усилитель
ФНЧ - фильтр нижних частот
УТВ - усилитель с токовым выходом
Для изменения напряжения переменного тока используется понижающий трансформатор. В нашем случае мы используем его для уменьшения входного напряжения 220 В и частоты 50 Гц.
Выпрямитель собран на диодах, образующих мостовую схему которая подключатся к вторичной обмотке трансформатора
После выпрямителя всегда ставится сглаживающий фильтр, который предназначен для снижения уровня пульсаций выпрямленного напряжения.
Для уменьшения влияния изменения питающего напряжения на выходной сигнал усилителя, при проектировании источника питания для устройства необходимо принять меры к стабилизации питающего напряжения. Для этого служит блок стабилизации (СН). На выходе данного блока должно быть максимально стабильное напряжение постоянного тока 15 В.
Так как входной сигнал очень маленький , порядка десятка милливольт, его необходимо усилить . Для этого мы ставим предварительный усилитель.
Фильтр нижних частот ставится для выделения рабочей частоты.
Сигнал поступающий непосредственно на нагрузку задан в виде тока, поэтому используем преобразователь напряжения в ток.
2. Расчет источника питания
Поскольку усилитель постоянного тока разрабатывается на Операционных Усилителях (ОУ) , напряжение питания которых составляет порядка 15 В , то на выходе источника питания необходимо получить двухполярное напряжение , которое в дальнейшем нужно стабилизировать для более устойчивой работы ОУ
2.1 Расчёт стабилизатора напряжения
Параметрические стабилизаторы являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Схема параметрического стабилизатора на основе стабилитрона представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Параметрический стабилизатор
Тип стабилитрона зависит от величины стабилизируемого тока, протекающего через нагрузку. В данном случае через нагрузку течет ток, равный :
н.ст. = Iн + n* In ,
где Iн - заданный или рассчитанный по ТЗ ток нагрузки усилителя,
In - ток потребления выбранного ОУ (5 мА),
n - число использованных операционных усилителей.
н.ст =4*3мА+20мА=32(мА)
В соответствие с напряжением в нагрузке, которое равно 15 В, выбираем ст?/p>