Проектирование усилителя переменных сигналов

Усилитель переменного напряжения предназначен для усиления электрических колебаний. Он может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств — телевизоров, музыкальных центров, активных акустических систем, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиостанций и т. д
Усиливаемые электрические колебания называют электрическими сигналами или просто сигналами, а устройства, усиливающие сиг¬налы, — усилителями электрических сигналов, или просто усилителями.
Усилители имеют очень широкое применение; без них невозмож¬но звуковое кино, проводное вещание, телевидение, радиосвязь, дальняя проводная связь, радиовещание, радиолокация, радионави¬гация, радиоизмерения. Кроме того, усилители используются почти во всех областях промышленности, техники и науки; их применяют в автоматике, телемеханике, следящих, управляющих и регулирующих устройствах, счетно-решающих и вычислительных машинах, в аппа¬ратуре ядерной физики и аппаратуре исследования космического пространства, аппаратуре геологической разведки, точного времени, химического анализа, медицинской, музыкальной аппаратуре и мно¬гих других случаях.
Усилители подразделяют на ряд типов по различным призна¬кам. По роду усиливаемых сигналов их делят на два типа: усили¬тели гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.
Усилители гармонических сигналов предназначены для усиления гармонических сигналов, т. е. периодических сигналов различной величины и формы, гармони¬ческие составляющие которых изменяются сравнительно медленно (много медленнее длительности устанавливающихся процессов в усилителе). К таким усилителям относятся микрофонные усилители, магнитофонные усилители, усилители звукового кино, усилители воспроизведения граммофонной записи, радиовещательные усили¬тели и ряд других.
Свойства усилителя характеризуются его показателями, основ¬ными из которых являются: выходные и входные данные; коэффи¬циент усиления и коэффициент полезного действия; частотная, фа¬зовая и переходная характеристики; амплитудная характеристика, динамический диапазон и уровень собственных помех; нелинейные искажения.
Для наглядного изображения устройства усилителя пользуются блок-схемой, называемой также функциональной или скелетной схемой, на которой прямоугольниками с вписанными в них обозначениями показывают основные части усилителя. Такими частями являются: предварительный усилитель и усилитель мощности.
Предварительный усилитель состоит из одного или нескольких каскадов предварительного усиления, назначением которых являет¬ся усиление напряжения, тока или мощности сигнала до величины, необходимой для подачи на вход мощного усилителя.
Усилитель мощности дает основное усиление сигнала по току, обеспечивая требуемую техническим заданием мощность в нагрузке.
В данной курсовой работе будут рассчитаны все недостающие параметры усилителя гармонического сигнала, при имеющихся данных, таких как сопротивление нагрузки, амплитуда входного напряжения, входное сопротивление и т.д., что позволяет сконструировать его в дальнейшем.
В данной курсовой работе рассчитывается усилитель постоянного тока. Расчет производится исходя из данных заданных в техническом задании.
2. Изучение и анализ технического задания

Максимальный входной сигнал в зоне линейности: Uвх= 5 мВ;
Сопротивление источника входного сигнала: RГ = 600 Ом;
Нижняя частота: fниж = 50 Гц;
Верхняя частота: fверх = 400 кГц;
Коэффициент частотных искажений на нижней частоте МН = 1,2
Коэффициент частотных искажений на верхней частоте МВ = 1,1
Коэффициент нелинейных искажений: КГ = 0.01%;
Выходная мощность РВЫХ = 50 Вт
Сопротивление нагрузки RН = 75 Ом
Минимальная температура tmin = 0° C
Максимальная температура tmax = +40° C
Входное напряжение источника питания UИП = 220В
Входная частота источника питания fИП = 50 Гц
2.1 Функциональная схема усилителя.
Поскольку входное напряжение достаточно мало, следует использовать операционный усилитель в качестве предварительного. Поэтому схема усилителя включает в себя три блока: предварительный усилитель, усилитель мощности и блок питания (Рисунок 1).



Рисунок 1 – Структурная схема усилителя

2.2. Предварительный расчёт параметров