Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


2. СКП 1, 2… ступенчатая с коэффициентом передачи 1, 2…, П - плавная, ДР - диапазон регулировки, В – параметр выбирается по усмотрению исполнителя.


Таблица 2.2

Техническое задание на проектирование импульсных усилителей

№ п.п. Назначение Сигнал Внутреннее. сопр. ист. сигнала, Ом Входное сопр. усилителя, Ом Выход Сопротивление нагрузки, Ом Емкость нагрузки, пФ

Коэффициент усиления К0

Нестабильность К0, %

Регулировка усиления, дБ Диапазон рабочих температур Напряжение питания Примечание
ЭЛС (напр.), мВ Полярность Длительность, мкс Время уст., мкс Напряжение, В Полярность Время установл., мкс Выброс, % Спад вершины, %
1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14    15    16    17    18    19    20    21   
11.    В 20 + 1-5 0,1 100 - 10 ± 0,2 1 2 300 20 - - П-20 10+50 В ВС
12.    В 2,5 - 0,3 0,05 50 - 1 + 0,12 2 2 75 26 - - П-20 10+55 В -
13.    В 0,3 + 1-300 -

102-105

- 0,6 + 0,15 1 - 50 30 - - У В 6,3 -
14.    В 1-40 ± 0,8-6 - -

3x103

2 ± 0,25 B B

2x102

10 - - С-30 В В -

15.  Подпись: 6

П

0,1-102

+ 0,5-10 0,05 -

5x104

0,2 + 0,25 B B

102

10 - -

С-60

П-20

10+60 6,3 -
16.    П 1-10 +

1-104

0,05 75 - - - 0,15 - -

2x102

10 100 2 П-20 10+50 В -
17.    П 2-20 - 2-10 -

10-104

- - - 0,3 1 2 500 30 300 2 В 10+50 В -
18.    П 10-500 ± 0,2-5 - -

104

- ± 0,05 - 1

3x102

- 20 0,15 У -30+60 В -
19.    О 100 + 0,7 0,05 500 - 20 ± 0,12 1 3

105

- - - У 20+50 В ВС
20.    О 200 - 2 0,1

103

- 30 ± 0,2 2 2

2x105

- - - П-20 10+45 В ВС
21.    О 10 ± 1-400 - -

105

2,5 ± 0,25 3 5 500 20 - -

С-20

П-15

15+50 В ВС
22.    Р 0,2-100 + 0,4 - 400 - 0,5 + 0,12 B B 300 1 - - В В 6,3 -
23.    Р

0,5-102

- 0,7 -

103

- 2 + 0,15 B B

102

25 - - П-60 В В -
24.    Р 10-300 + 0,25 - 300 - 1 + 0,05 1 3 800 100 - - В -40+60 В -
25.    Т 0,3 + 0,4 - 200 - 0,2 - 0,06 B B 30 5 - - У -20+60 6 -
26.    Т 0,1 - 10 - -

2x105

0,15 - 0,5 B 2 500 10 - - У 0+50 +3-5 -
27.    Т 4 ± 3 - 500 - 16 ± 0,3 3 B 1000 300 - - П-20 -30+50 В -
28.    Т 30 + 20 4,0

2x105

- 10 - 6 - 10

103

10 - - П-16 -50+60 В ВС
29.    В 15 + 1,5 0,2 - 750 5 - 0,3 1 - 400 100 - - У В В -
30.    В 4 - 1 0,1

103

- 4 - 0,2 - 3 50 20 - - У В В -
31.    Р 1-200 - 0,6 0,03 50 - 1-3 + 0,09 2 3 350 25 - - В -40+60 В -
32.    И 0,5-50 + 1-50 - -

104

- + 0,15 1 1 2 15 400 1 С-36 -10+50 В -
33.    В 2-60 + 1,1 - 100 - 1-4 + 0,2 1 2 75 20 - - В -40+60 В -
34.    Т 1-40 - 10 0,2 400 - - + 0.35 - 5 100 50 150 - В -20+40 В -
35.    О 0,7-100 ± 0,6-100 -

50-103

- - ± 0,16 2 2 500 20 200 -

С-46

П-10

В В ВС
36.    Р 2-250 + 0,8 0,05 400 - 1-3 - 0,1 1 4 250 20 - - В -40+60 В -
37.    И 1-200 - 0,3-30 - -

5x103

- - 0,1 1 1

3x103

10 50 0,5 С-40 -10+50 В -

38.  Подпись: 7

В 3-100 - 0,8-1000 - -

4x103

- + 0,2 1 2

103

25 300 1 В  10+50 В -
39.    Т 5-50 + 0,2 600 - - - 0,3 - - 700 20 500 - В -10+35 В -
40.    О 0,2-100 ± 0,7-10 - -

3x103

2-6 ± 0,18 1 2 200 20 - - В 0+50 В ВС
41.    И 2,5-300 ± 1-45 - -

104

- - 0,2 - - 600 20 30 0,3 0+50 В -
42.    Т 4-50 + 1,5 0,05 300 - - - 0,15 2 1 150 30 80 - ±6 -40+60 В -
43.    Т 5 - 1-20 0,08 350 - 7 + 0,2 - - 200 20 - -

±6

±6

-40+60

-50+50

В

В

-

-

44.    О 0,1-100 ± 0,8-20 - -

2,5x103

0,3-1 ± 0,22 1 1 300 15 - - ±6 0+50 В ВС
45.    Р 0,3-80 + 0,85 0,05 400 - 0,5-2 - 0,15 1 - 400 18 - - 50 -40+60 В -

Примечания: В – выбрать самостоятельно; И – измерительный; О – осциллографический; Р – радиолокационный; Т – телеметрия , общего назначения, С – ступенчатая, П – плавная, У – установочная; ± 6дБ; ВС – выход симметричный, допускается асимметрия 10%.


Таблица 2.3

Техническое задание на проектирование широкополосного усилительного устройства

п.п.

UВЫХ, В,

эфф.

RH, Ом

CH, пФ

EГ, В, эфф.

RГ, Ом

Полоса частот Частоты искажения

Нелинейные искажения,

%

Регулировка усиления,

DР, дБ

Максимальная температура окруж. среды

град. Цельсия

fH, Гц

fВ, Гц

МH, дБ

МВ, дБ

46.    20

106

10 0,2 50 20 5 3 3 8 СП 20 60
47.    5х2

2х106

20 0,05 100 50 4 3 3 6 П 10 50
48.    10

105

12 0,02 75 30 3 3 3 5 СП 40 50
49.    8х2

106

20 0,1 50 20 4 3 3 6 СП 40 80
50.    5х2

2х104

16 0,05 75 50 3 3 3 5 П 10 50
51.    25х2

2х105

10 0,2 50 26 4 3 3 6 СП 40 50
52.    12

2х106

10 0,1 100 30 4 3 3 10 П 10 75
53.    15х2

106

16 0,1 50 50 5 3 3 8 СП 30 50
54.    10

105

20 0,1 100 20 5 3 3 5 П 10 40

55.  Подпись: 8

6

2х105

20 0,05 50 30 3 3 3 6 СП 30 45
56.    10

106

12 0,1 75 20 6 3 3 8 СП 20 70
57.    20

106

10 0,2 50 50 5 3 3 10 СП 25 65
58.    8х2

105

8 0,1 50 30 4 3 3 8 СП 40 80
59.    5

106

20 0,05 100 40 4 3 3 4 СП 30 80
60.    5 100 500 0,05 50 100 10 3 3 5 СП 20 80
61.    10

5х103

100 0,02

103

103

5 3 3 7 СП 40 80
62.    12

105

10 0,1 50 25 5 3 3 8 СП 25 60
63.    20х2

2х106

20 0.1 100 40 3 3 3 10 СП 35 50
64.    7х2

105

20 0,05 50 30 6 3 3 4 СП 30 70
65.    14х2

106

10 0,1 50 50 3 3 3 10 СП 30 40
66.    6

105

14 0,05 100 40 4 5 3 5 СП 20 35
67.    11х2

106

15 0,2 50 20 5 3 3 8 СП 20 50
68.    18х2

106

20 0,3 100 100 4 3 3 10 СП 15 60
69.    4

105

16 0,02 75 50 5 3 3 5 СП 30 80
70.    10 50 1000 0,02 50

106

5 3 3 10 П 40 70

Примечания: 1. Регулировка: П – плавная, СП – ступенчатая.

2. Представление выходного напряжения UВЫХ=25х2 означает, что выход симметричный (допустимая асимметрия до 20%).

Таблица 2.4

Техническое задание на проектирование селективного усилительного устройства

п.п.

UВЫХ, В

RH, Ом

CH, пФ

EГ, В

RГ, Ом

f01,

кГц

f02,

кГц

f03,

кГц

Df1,

кГц

Df2,

кГц

Df3,

кГц

Регулировка усиления, дБ
71.   5

5х103

50 0,05 100 100 250 - 10 20 - П 20
72.   10

2,5х103

100 0,1

104

150 200 300 50 20 30 СП 30
73.   7 50 100 0,05 50 500 700 - 100 50 - П 15
74.   5х2

103

200 0,05 75 80 180 - 20 40 - СП 20
75.   10х2

1,5х103

150 0,05 150 50 150 200 10 30 20 СП 35
76.   6

2,5х103

50 0,08

103

120 160 200 20 20 10 П 20
77.   8х2

3х103

150 0,08 50 400 500 - 50 20 - СП 15
78.   20

103

30 0,2

103

450 700 - 100 200 - СП 25
79.   2х2

104

50 0,01

2х103

75 150 300 30 50 80 П 15
80.   12 100 500 0,1 500 30 75 120 20 35 40 П 20

Подпись: 9
Примечание: Крутизна ската фильтров по согласованию с руководителем проекта, но менее ± 40 дБ/декада


Таблица 2.5 Устройства аналоговой обработки сигналов на ИМС

вар.

Вычисляемая формула

Ег1,

В

f1,

кГц

Rг1,

кОм

Ег2,

В

f2,

кГц

Rг2,

кОм

Ег3,

В

fг3,

кГц

Rг3,

кОм

Т,

ms

Примечание
81.   

1,5 30 1 2 60 0,05 5 - 1 100

Ег3- «+»

82.   

0,5 120 0,05 1 120 0,05 0,05 120 1 10
83.   

0,3 300 0,75 0,5 200 0,05 5 100 0,05 50
84.   

5 10 0,05 0,2 - 0,05 0,05 - 10 100

Ег2 – «+»

Ег3 – « - »

85.  Подпись: 10

0,5 100 10 0,2 100 10 0,05 - 0,05 50

Ег3- «+»

86.   

1 500 0,05 0,5 500 100 0,5 - 0,05 -

Ег2 – «-»

Ег3 – « +»

87.   

0,05 - 100 0,1 500 0,05 0,05 - 100 -

Ег1 – «+»

Ег3 – « +»

88.   

0,5 - 0,05 0,2 - 10 1,5 300 1 10

Ег1 – «+»

Ег2 – « - »

89.   

2 100 10 0,5 200 0,075 0,05 - 10 500

Ег3 – « +»

90.   

1 200 0,05 0,1 - 0,05 0,5 - 1 50

Ег2 – «+»

Ег3 – « - »

Примечание: Сигналы, для которых в графе "f" стоит прочерк, являются постоянными напряжениями с полярностью, указанной в графе "Примечание".

Таблица 2.6

Устройства для улучшения качества воспроизведения звуковых программ

№ вар. Тип устройства

UВХ,

В

RВХ,

кОм

RВЫХ,

кОм

UВЫХ,

В

FН,

кГц

FВ,

кГц

Дополнительные сведения
91.    Графический эквалайзер 0,05 10 1 1 31,5 16

Октавный, число полос – 10,

глубина регулировки ± 30 дБ

92.    Графический эквалайзер 1 10 1 1 31,5 16

1/3 октавный, число полос – 30,

глубина регулировки ± 18 дБ

93.    Графический эквалайзер 0,05 10 1 1 - -

5 полосовых фильтров с F0 =100 Гц, 330 Гц, 1 кГц, 3,3 кГц, 10 кГц. Q = 2, глубина регулировки ± 15 дБ

94.    Графический эквалайзер 0,1 47 0,05 1 31,5 16

Октавный, число полос – 10,

глубина регулировки ± 20 дБ

95.    Графический эквалайзер 0,05 47 0,05 1 31,5 16

1/3 октавный, число полос – 30,

глубина регулировки ± 12 дБ

96.  Параметрический эквалайзер 0,01 10 1 - - -

3 фильтра – ФНЧ, ФВЧ, ПФ,

FСР ФНЧ = 100 Гц…1 кГц, КФНЧ = 2…10

FСР ФВЧ = 3,3 кГц…10 кГц, КФВЧ = 2…10

FПФ = 1 кГц, Q = 2, КПФ = 2…10

97.    Параметрический эквалайзер 0.1 100 0.05 - - -

6 полосовых фильтров с F0 =20 Гц, 100 Гц,

300 Гц, 1 кГц, 3.3 кГц, 10кГц, 16кГц,

диапазон перестройки F0 - ±20% Q = 0,5…2, глубина регулировки ± 20 дБ

98.    Параметрический эквалайзер 0,05 47 1 - - -

3 фильтра – ФНЧ, ФВЧ, ПФ,

FСР ФНЧ = 20 Гц…100 Гц, КФНЧ = 2…10

FСР ФВЧ = 10 кГц…16 кГц, КФВЧ = 2…10

FПФ = 1 кГц…10 кГц, Q = 1,4; КПФ = 2…10

99.    Шумоподавитель 1 100 1 1 16 20

Тип компандерный Dolby – B.

Динамический диапазон – 84 дБ.

Коэффициент сжатия – 0.5.

100.  Шумоподавитель 1 47 0.05 1 40 18

Тип компандерный Dolby – B.

Динамический диапазон – 90 дБ.

Коэффициент сжатия – 0.2.

Таблица 2.7

Усилители мощности звуковой частоты

№ вар.

FН,

КГц

FВ,

кГц

UВХ НОМ,

В

UВЫХ НОМ,

В

РВЫХ НОМ,

Вт

UВЫХ MAX,

В

PВЫХ MAX,

Вт

RН,

Ом

Kг,

%

КПД% Примечание
101.  40 18 0,1 20 50 25 80 8 0,1 60
102.  20 20 1 10 25 15 50 4 0,05 50
103.  40 16 0,1 30 100 40 200 8 0,5 70
104.  20 22 1 10 12,5 20 50 8 0,01 50
105.  40 20 0,02 8 15 12 30 4 0,02 60

106.Подпись: 12

60 16 0,1 6 0,1 8 0,2 300 1 70
107.  16 22 0,5 20 0,4 30 1 1000 0,01 50
108.  20 40 1 10 6 15 12,5 16 0,5 70
109.  40 20 0,1 20 100 25 150 4 0,1 60
110.  16 40 0,5 20 25 25 40 16 0,02 60

Таблица 2.9

Основные параметры кассетных магнитофонов

Параметр Норма по группе сложности

0

высшая

1 2 3 4
Коэффициент детонации, %, не более ± 0,08 ± 0,12 ± 0,2 ± 0,35 ± 0,4
Частотный диапазон, Гц, не уже 2..20000 31,5..18000 40..14000 63..10000 63..10000
Отношение сигнал - шум, дБ, не менее 60 56 54 48 46
Коэффициент гармоник, %, не более 1,5 1,5 2,5 3,5 4,0

Студенты заочной формы обучения выбирают вариант задания на курсовой проект в соответствии с последними двумя цифрами номера зачетной книжки.

Вариант задания студентов дневной и вечерней форм обучения выдается преподавателем, ведущим курсовое проектирование, во время плановых консультаций.

Студенты всех форм обучения могут выполнять реальный курсовой проект. Реальный курсовой проект может включать следующие разделы:

-  обоснование актуальности рассматриваемого вопроса,

-  теоретическое исследование,

-  цифровое моделирование,

-  макетирование и экспериментальное исследование.

Конкретное содержание реальных проектов определяется преподавателем индивидуально с каждым студентом (или группой студентов).


1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ И ЭТАПЫ ПРОКТИРОВАНИЯ 1.1 Общие положения

Задачу проектирования аналоговых устройств (АУ) рекомендуется решать на основании следующих принципов:

1.Стремление выполнить требования ТЗ.

2.Стремление выполнить ТЗ наилучшим образом в соответствии с критериями оптимальности. АУ должно быть простым, дешевым, надежным (минимум активных элементов), с минимальным потреблением мощности, долговечным.

3.Использовать опыт предшествующих разработок, известные решения, аналоги, использовать известные методы расчета и анализа.

4.Идти последовательно, от ТЗ к структуре АУ, далее к принципиальной схеме, ее расчету и сравнению ее параметров с требованиями ТЗ.

5.Применять универсальные приемы (обратные связи, корректирующие цепи).

1.2 Основные этапы

Все эти принципы конкретизируются в оптимальной процедуре проектирования аналоговых устройств, включающих следующие этапы:

1. Анализ и доработка технического задания, включающая выбор неуказанных в ТЗ параметров исходя из назначения, анализа источников.

2. Эскизное проектирование, целью которого является синтез структуры АУ, варианта (вариантов) и определение требований к отдельным узлам.

3. Электрический расчет величин элементов АУ и выбор их типов.

4. Расчет результирующих характеристик и параметров и проверка их соответствия требованиям технического задания.

5. Оптимизация (исправление) принятых решений в соответствии с ТЗ и критериями оптимизации.

6. Разработка конструкции АУ.

7. Оформление технической документации.

1.3  Краткое содержание основных этапов 1.3.1 Эскизное проектирование

Цель эскизного проектирования - синтез структуры АУ, варианта (вариантов) и определение требований к определенным каскадам АУ.

Рекомендуется следующая процедура эскизного проектирования:

1.Изучение аналогов.

2.Анализ и доработка ТЗ.

3.Выбор элементной базы АУ.

4.Выбор конкретных типов микросхем или транзисторов, определение режима их работы, параметров.

5.Выбор типов входного, выходного и промежуточного каскадов и блоков.

6.Определение числа каскадов.

7.Выбор схемы вспомогательных цепей (регулировка параметров и характеристик и т.д.).

8.Определение необходимости применения обратных связей, цепей коррекции.

9.Распределение параметров и искажений между каскадами.

10.  Разработка функциональной схемы АУ.

11.  Составление варианта (вариантов) схемы АУ.

12.  Сопоставление вариантов принципиальных схем по критериям оптимальности.


1.3.2 Электрический расчет базового варианта принципиальной схемы АУ

Расчет принципиальной схемы АУ проводится покаскадно, исходя из определенных на этапе эскизного проектирования требований к каждому каскаду. Процедура расчета типовых аналоговых схем хорошо формализована и изложена в литературе. На этом этапе величины некоторых элементов каскада приходится выбирать, а остальные - рассчитывать. Расчетные значения величин элементов должны быть округлены в соответствии с ГОСТом и ТУ на изделия.

1.4 Рекомендации по проектированию устройств аналоговой обработки сигнала

АУ характеризуется рядом технических показателей. В зависимости от того, какие из показателей считают основными, формулируются требования к проектированию АУ и выбираются способы их технической реализации. К основным показателям относятся: коэффициент усиления, амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики, переходные характеристики, коэффициент нелинейных искажений, уровень помех, чувствительность, устойчивость, входное и выходное сопротивления. Спроектированное устройство должно удовлетворять определенному сочетанию упомянутых показателей.

При проектировании АУ и отдельных их звеньев с учетом приведенных качественных показателей целесообразно классифицировать их следующим образом: 1) усилители постоянного тока; 2) усилители низкой частоты; 3) широкополосные усилители; 4) импульсные усилители; 5) частотно-избирательные усилители; 6) усилители сигналов большой интенсивности; 7) усилители высокой чувствительности; 8) аналоговые устройства на базе усилителей.

Каждый из перечисленных типов АУ имеет отличительные особенности.

Классификация аналоговых устройств

Усилители постоянного тока (УПТ) — широкий класс усилителей, способных усиливать сигналы, начиная с нижней граничной частоты fн = 0. Это достигается осуществлением связей с источником сигнала и с нагрузкой, а также межкаскадных связей с помощью резисторов, диодов, транзисторов без применения разделительных конденсаторов и трансформаторов, не способных передавать напряжение при f → 0. Верхнюю граничную частоту fв УПТ обычно выбирают исходя из технических требований на устройство, в которых они применены, в целом.

В микроэлектронике УПТ удобно использовать в качестве составных частей ряда сложных устройств и систем. УПТ в интегральном исполнении компактны, дешевы, обладают достаточно устойчивыми качественными показателями и при проектировании аналоговых и различных функциональных устройств могут рассматриваться в качестве базового усилительного прибора.

Усилители низкой частоты (УНЧ) - устройства, предназначенные для усиления переменных составляющих сигнала в диапазоне от заданной нижней граничной частоты fн > 0 до некоторой верхней граничной частоты fв. Обычно для усилителей этого типа отношение fв/ fн =102105.

Широкополосные усилители (ШУ) являются устройствами, усиливающими сигналы в широком диапазоне от заданной граничной нижней частоты fн до некоторой верхней граничной частоты fв. При этом fв может достигать нескольких десятков мегагерц. Основное требование к ШУ - обеспечение равномерного усиления сигнала в широком диапазоне частот с заданным коэффициентом усиления. Для создания ШУ необходимо применять высокочастотные аналоговые приборы, принимая при этом специальные меры по расширению (коррекции) полосы пропускания.

Импульсные усилители (ИУ) предназначены для усиления импульсных сигналов. Эти усилители по своему устройству практически не отличаются от широкополосных. Однако их проектирование имеет некоторые особенности.

Частотно-избирательные (селективные) усилители (ЧИУ) применяют там, где из совокупности принимаемых сигналов необходимо выделить только сигналы, занимающие определенный участок спектра частот. Полосу частот, в которой сигналы усиливаются, называют полосой пропускания (прозрачности). Полосу частот, в которой сигналы подавляются, называют полосой заграждения (задержания). В зависимости от взаимного расположения полос пропускания и заграждения различают следующие виды усилителей: нижних частот, верхних частот, полосовые пропускающие, полосовые заграждающие.

При современном развитии техники и технологии ЧИУ строят без применения индуктивных элементов. Это связано как с использованием инфранизких частот, так и со стремлением к микроминиатюризации и повышению надежности аппаратуры. Поэтому непрерывно развивается область их применения, использующая избирательные активные RС - цепи. В дальнейшем будут рассматриваться ЧИУ на базе активных RС - цепей (фильтров) с сосредоточенными параметрами,

Усилители сигналов большой интенсивности(усилители мощности) предназначены для усиления сигналов, амплитуды которых соизмеримы с раствором вольтамперных характеристик. К таким усилителям можно отнести выходные каскады ШУ и усилители мощности. В последнем случае основное требование, предъявляемое к таким усилителям, - создание больших мощностей при малых нелинейных искажениях. Построение усилителей сигналов большой интенсивности связано с решением противоречивой задачи: наиболее полного использования УП по напряжению, току или мощности и снижения возникающих при этом нелинейных искажений.

Усилители высокой чувствительности усиливают сигналы малой интенсивности (0,01 мкВ - 10 мВ). Основная задача, которую необходимо решать при их проектировании, - обеспечение заданного отношения сигнал/шум, приведенного к определенному участку цепи. Поэтому наряду с обеспечением заданного коэффициента усиления и полосы пропускания, большое внимание уделяется расчету общего уровня шумов на выходе устройства.

Аналоговые устройства на базе операционных усилителей представляют собой обширный класс различных функциональных устройств, построенных, в основном на базе операционных усилителей. При этом те или иные функциональные зависимости между выходными и входными сигналами реализуются цепями обратной связи. К таким устройствам можно отнести масштабные усилители, сумматоры, интеграторы, умножители и др.

Рекомендации по проектированию

При проектировании аналоговых устройств решают ряд задач, связанных с составлением схемы, наилучшим образом удовлетворяющей поставленным требованиям, с расчетом этой схемы на основании выбранных параметров и режимов работы ее элементов. При построении принципиальной схемы УП выбирают, исходя из заданных требований. Одновременно с выбором УП решается задача о способе его включения и типе используемых обратных связей.

После этого следует распределить усиление и допустимые искажения по каскадам, т.е. определить структуру аналогового устройства. Поскольку введение ООС уменьшает уровень искажений, снижая одновременно коэффициент усиления, вопрос о целесообразности ее применения решается в каждом отдельном случае.

После определения структуры АУ производят покаскадный расчет его элементов, обеспечивающих заданные внешние качественные показатели. При этом выбирают режим работы УП и осуществляют его расчет по постоянному току, после чего проводят расчет необходимых внешних характеристик АУ.

Перечисленные этапы присутствуют в том или ином виде при проектировании различных типов аналоговых устройств.

В настоящее время широкое развитие получают методы проектирования АУ с помощью ЭВМ. Это, в первую очередь, относится к проектированию аналоговых устройств в интегральном исполнении.

Однако первый этап машинного проектирования представляет собой ручное проектирование и содержит перечисленные ранее этапы. В результате возникает разработанная структурная схема с рассчитанными на основе приближенных решений отдельными значениями ее элементов. Этот этап является основным творческим этапом в процессе машинного проектирования.

При проектировании различных типов АУ в соответствии с приведенной ранее классификацией ставятся конкретные задачи, и решение их определяется теми основными требованиями, которые должны быть реализованы. По отношению к рассмотренным типам АУ эти требования, в общем, формулируются следующим образом.

Усилители постоянного тока. Несмотря на то, что в настоящее время отечественная промышленность выпускает УПТ в виде ИМС общего применения, определенный интерес представляет проектирование УПТ в дискретном виде. Умение рассчитывать и анализировать работу УПТ позволяет спроектировать усилитель, отвечающий заданным требованиям, которые не всегда могут быть реализованы с помощью промышленных ИМС. Кроме того, знание принципов построения и расчета УПТ дает возможность разобраться в принципах построения ИМС УПТ и является необходимым на этапе ручного проектирования при создании новых ИМС.

Основным недостатком УПТ является дрейф нуля, характеризующийся изменением режима работы отдельных участков схемы по постоянному току из-за влияния дестабилизирующих факторов и воспринимаемый на выходе устройства как ложный сигнал.

Для уменьшения дрейфа нуля первые каскады УПТ строят по симметричной дифференциальной схеме. В качестве УП чаще используют биполярные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Если необходимо получить высокое входное сопротивление в первом каскаде УПТ, применяют полевые транзисторы.

В общем случае УПТ может содержать n каскадов, но наибольшее распространение получили трехкаскадные схемы. Структурная схема УПТ, типичная при реализации его в интегральном исполнении, представлена на рисунке.

Структурная схема УПТ

Первым каскадом является дифференциальный усилитель (ДУ), который для минимизации ошибок, связанных с дрейфом нуля, работает в режиме малых токов и имеет, поэтому малый коэффициент усиления по напряжению. Следующий каскад - усилитель напряжения (УН), который имеет высокий коэффициент усиления и осуществляет сдвиг уровня постоянного напряжения на некоторую величину, обеспечивая тем самым нулевое напряжение на выходе при отсутствии сигнала на входе УПТ. Оконечный каскад (ОК) формирует необходимую величину выходного сигнала и обеспечивает малое выходное сопротивление усилителя.

В данном курсовом проекте необходимость применения УПТ может понадобиться при проектировании усилителей для некоторых вариантов измерительных устройств (табл. 2.1).

При проектировании УПТ на ИМС общего применения необходимо осуществить выбор ИЛ1С, произвести расчет или подбор цепей, корректирующих АЧХ с целью получения устойчивого коэффициента усиления при заданной верхней граничной частоте.

Усилители низкой частоты. Первые каскады УНЧ работают при сравнительно слабых сигналах и называются каскадами предварительного усиления. Их основное назначение - повышение уровня сигнала для обеспечения работы выходного каскада. Выходные каскады работают при высоком уровне сигнала и являются, как правило, усилителями мощности. Усилители мощности относятся к усилителям сигналов большой интенсивности, и их проектирование имеет свои особенности.

Проектирование предварительных каскадов УНЧ осуществляют аналогично проектированию ШУ. При этом расчеты упрощаются, так как на низких частотах параметры используемых УП характеризуются не комплексными, а действительными величинами.

Широкополосные усилители. При расчете ШУ обычно задают номинальный коэффициент усиления К0 , верхнюю и нижнюю граничные частоты fв и fв при заданных коэффициентах частотных искажений Mн и Mв, стабильность коэффициента усиления в диапазоне изменения температур окружающей среды.

Предварительный расчет ШУ состоит в выборе типа УП, ориентировочном определении числа каскадов и приближенном распределении по каскадам частотных искажений так, чтобы суммарная их величина не превосходила заданную. Как правило, каскады предварительного усиления выполняют идентичными.

Обычно частотные искажения по каскадам распределяют равномерно. Иногда целесообразно распределить искажения неравномерно по каскадам, что позволяет ослабить требования к одному из них, чаще всего к оконечному.

Схему питания каскадов выбирают исходя из заданной стабильности и диапазона изменения температур. При ориентировании на интегральное исполнение ШУ стремятся исключить из схемы индуктивные элементы, конденсаторы и резисторы с большими номиналами.

Импульсные усилители. Основное внимание при проектировании ИУ обращается на сохранение формы усиливаемого сигнала. Специфическими искажениями являются искажения формы импульса, характеризующиеся временем нарастания фронта tф, выбросом и спадом вершины а. Расчет ИУ проводят, как правило, во временной области методом переходных характеристик, но может быть использован и частотный метод.

При проектировании ИУ частотным методом используют известные соотношения, связывающие tф и а с граничными частотами fв и fн. Практически указанные соотношения справедливы как для некорректированных, так и для корректированных каскадов. Это позволяет проектировать. ИУ как ШУ с заданными граничными частотами.

Частотно-избирательные (селективные) усилители. Отличительной особенностью проектирования этого класса устройств является то, что технические требования задают не только на параметры в полосе пропускания (fн,fв, Mн и Mв), но и на параметры в полосе заграждения (fз и Мз).

Проектирование таких усилителей связано с отысканием аппроксимирующей функции, которая с необходимой точностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к частотной характеристике ЧИУ. На основе выбранной аппроксимирующей функции производят схемотехнический синтез ЧИУ путем использования усилителей с обратными связями различного типа, а также методов аналоговой вычислительной техники.

Усилители сигналов большой интенсивности (усилители мощности). В рассматриваемых усилителях вследствие высокого уровня сигналов используют транзисторы повышенной мощности, потребляющие от источника питания большую энергию. Поэтому большое значение приобретает высокая экономичность, т. е. лучшее использование транзистора по напряжению и току, что связано с возрастанием нелинейных искажений. В частности, отмеченные противоречивые требования удается удовлетворить при построении усилителя по двухтактной схеме с использованием транзисторов в режиме класса В или АВ.

К особенностям расчета данных усилителей следует отнести: выбор схем, необходимость использования графических методов определения режима работы транзисторов, введение усредненных параметров, расчет нелинейных искажений и др.

Усилители высокой чувствительности. При проектировании усилителей высокой чувствительности с малым уровнем входного сигнала производят выбор усилительного прибора и схемы, расчет элементов схемы, обеспечивающих необходимые передаточные характеристики и стабильность работы. Однако на каждом из этих этапов необходимо учитывать такое специфическое требование, как обеспечение малого уровня внутренних шумов.

Аналоговые устройства на базе усилителей. Проектирование устройств аналоговой обработки сигнала базе усилителей предполагает использование ИМС операционных усилителей (ОУ) с внешними обратными связями. Поэтому одна из важнейших задач, которую решают при проектировании наряду с выбором ИМС, — это обеспечение точности воспроизведения заданной функции и устойчивости работы устройства. Основные погрешности, возникающие при моделировании функциональных зависимостей, связаны с неидеальностью ОУ. Поэтому при выборе типа ОУ необходимо исходить из заданных требований, согласовывая их с характеристиками ОУ. Более подробно это рассмотрено в следующем подразделе.



Информация о работе «Проектирование аналоговых электронных устройств»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 65822
Количество таблиц: 11
Количество изображений: 1

Похожие работы

Скачать
35390
0
12

... Если в каскаде отсутствует ООС, то в последнем выражении следует положить 5 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ   5.1 Расчет промежуточных каскадов   Исходными данными для проектирования промежуточного каскада являются: ¨ требуемый коэффициент усиления ; ¨ максимально допустимый коэффициент частотных искажений ; ¨ максимальное выходное напряжение ...

Скачать
59427
2
0

... построения оптических систем и сетей связи В результате изучения данной дисциплины студент должен: знать: принципы построения инфокоммуникационных сетей (ПК-1); основные характеристики первичных сигналов связи (ПК-3); принципы построения проводных и радиосистем передачи с частотным и временным разделением каналов (ПК-1); основные характеристики каналов и трактов (ПК-3); принципы построения ...

Скачать
43356
11
0

... Х1, Х2, Х3. При совпадении текущего набора признаков с заданным по программе счетное устройство вырабатывает сигнал управления исполнительным механизмом (ИМ1) длительностью tим1, запускающий процесс складирования отсортированного предмета в накопитель Н1. В процессе сортировки необходимо вести текущий счет и индикацию в десятичной форме числа отсортированных предметов. При достижении заданного ...

Скачать
60447
0
45

... индикатором значения: то есть если рядом с резистором стоит индикатор 1k, на самом деле резистор имеет сопротивление в 1k. Однако это предположение далеко от истины: все компоненты, используемые в электронных схемах, имеют допуски на номинальное значение. Программа PSpice позволяет присваивать допуски параметров компонентов. Тогда в ходе одного анализа Монте-Карло одна и та же схема может ...

0 комментариев


Наверх