Разработка структурной схемы усилителя

Введение

Сегодня электронная техника применяется повсюду, с ней вполне может встретиться лётчик и врач, биохимик и экономист, металлург и музыкант. Она начинает играть всё более важную роль в нашей жизни. И каждый, кто занимается практической электроникой, прекрасно понимает, что это приятное дело окажется полезным для человека любой профессии. Это дело интересное, творческое. Наука на грани искусства.

Чтобы заниматься электроникой, обязательно нужно освоить несколько новых языков. Прежде всего, это язык схем. на котором осуществляется описание электрических цепей электронных приборов. Затем — язык графиков, с его помощью удобней всего рассказать о процессах, которые происходят в электронном приборе. Ещё язык спектров, который лучше всего описывает важнейшие преобразования электрического сигнала, этого главного героя электронных схем. Очень удобен и язык математических формул, он помогает экономно и наглядно представить важнейшие законы электрических цепей.

Чтобы знать электронику, нужно прежде всего знать эти специальные языки, пусть в небольшом объёме, но знать хорошо, свободно мыслить на них. мыслить на языке схем. графиков, простейших математических формул.

Собирая электронные схемы, налаживая их. выискивая какую-нибудь неисправность, мы учимся логически мыслить, рассуждать, учимся использовать имеющиеся знания, добывать новые. Именно поэтому целью данной курсовой работы стала разработка схемы усилителя для фотодатчика.

Каждый электрик должен знать:  Виды программного управления станков с ЧПУ

В первом разделе пояснительной записки разработана структурная схема усилителя и определены требования к отдельным блокам. Во втором разделе разработаны блоки устройства, произведён выбор и расчёт элементов схемы. В третьем разделе описана полная принципиальная схема усилителя.

Разработка структурной схемы усилителя

Разрабатываемый усилитель должен содержать ряд обязательных элементов, которые необходимы для выполнения требуемых параметров.

Тип датчика: Фоторезистор;

Напряжение питания мостовой схемы 10В;

Пределы изменения светового потока +1,5%;

Полоса пропускания усилителя 0ч 3Гц;

Сигнал усиления: однополярный;

Выходная мощность 14Вт;

Сопротивление нагрузки 6Ом;

Регулировка коэффициента усиления на основе цифрового аттенюатора;

Активное подавление помехи 50Гц;

Тип фильтра: Баттерворта.

Из анализа исходных данных следует, что разрабатываемый усилитель должен усиливать биполярный сигнал, так как в качестве источника сигнала служит фоторезистор. В этом случае входное устройство можно представить в виде мостовой схемы, в которую включен датчик. Так как внутреннее сопротивление источника сигнала велико, в качестве входного усилителя для усиления сигнала рассогласования мостовой схемы необходимо использовать измерительный усилитель, входное сопротивление которого равно входному дифференциальному сопротивлению ОУ. После входного устройства устанавливается масштабирующий усилитель, на выходе которого обеспечивается требуемый уровень сигнала. Усилитель имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление, поэтому хорошо согласуется с источником сигнала и последующими каскадами. Для формирования требуемой полосы пропускания усилителя, в его тракте устанавливается специальный блок фильтров, состоящий в данном случае из фильтра Батерворта и режекторного фильтра для подавления активной помехи сети 50 Гц. Для исключения влияния последующих каскадов усилителя на характеристики фильтров, после них необходимо установить буферные каскады с высоким входным сопротивлением.

Каждый электрик должен знать:  Схема электропроводки в однокомнатной квартире и варианты сборки щита

Для изменения коэффициента усиления усилителя на одинаковую величину во всем частотном диапазоне служит регулятор коэффициента усиления. В данном усилителе регулировка коэффициента усиления будет осуществляться при помощи цифрового управления.

Усилитель мощности является оконечным каскадом усилителя, к которому подключается нагрузка.

Рисунок 1 — Структурная схема усилителя для фотодатчика

Одним из главных параметров усилителя является его коэффициент усиления. Общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных блоков:

Требуемый коэффициент усиления может быть найден как отношение напряжений на входе усилителя мощности к напряжению на входе измерительного усилителя:

Каждый электрик должен знать:  Как правильно сделать ввод в дом с помощью СИП

Так как усиливается сигнал постоянного тока, то в качестве усилителя мощности целесообразно использовать эмиттерный повторитель, имеющий коэффициент усиления по напряжению K = 1. В этом случае требуемое напряжение на входе усилителя мощности Uвх можно определить из соотношения:

где Pвых — выходная мощность (14 Вт);

— сопротивление нагрузки (6 Ом);

Uн — напряжение на нагрузке.

Откуда требуемое напряжение на входе эмиттерного повторителя:

Во входном устройстве мостовой схемы в качестве датчика используется фоторезистор, сопротивление которого изменяется под воздействием освещения, т.е. Rф = RR. Напряжение U, снимаемое с измерительной диагонали моста равно:

где Eп — напряжение питания мостовой схемы (10 В); R — темновое сопротивление фоторезистора (4 мОм); R — приращение сопротивления датчика (1% от R т.е.60 кОм). Откуда

Теперь можно найти общий коэффициент усиления для данного усилителя:

Эта величина должна быть распределена между каскадами. Коэффициент усиления для буферных каскадов, режекторного фильтра и цифрового аттенюатора целесообразно брать равным единице. Для фильтра Баттерворта это значение равно 1.5, для измерительного усилителя — 2, соответственно для масштабирующего усилителя коэффициент усиления будет равен:

Добавить комментарий