Расчёт усилителя постоянного тока и источника питания

Министерство общего и профессионального образования РФ

Сибирский Государственный Индустриальный Университет

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по

промышленной электронике

Тема: Расчёт усилителя постоянного тока и источника питания

Вариант №7

Номер зачётной книжки: 94051

Выполнил студент г. ЗЭПА-95

Лавриненко Д.В.

Расчет усилителя постоянного тока

Усилитель постоянного тока (УПТ) служит для усиления медленно меняющихся сигналов, значение которых после изменения остается постоянным сколько угодно долго. Нижняя рабочая частота УПТ _>>, а высшая – _>> определяется назначением усилителя и условиями его работы.

Возьмём в качестве усилительного каскада операционный усилитель который имеет большей коэффициент усиления и допускают изменение выходного сигнала почти в полном диапазоне питающего напряжения, а так же обладают высоким входным и сравнительно малым выходным сопротивлениями, отличается большей стабильностью и простотой использования.

Промышленность выпускает сотни типов операционных усилителей (ОУ), они имеют неинвертирующий и инвертирующий входы и неинвертирующий выход. Принцип работы (ОУ) заключается в том, что выходной сигнал изменяется в положительном направлении, когда потенциал на неинвертирующем входе становится более положительным, чем потенциал на инвертирующем входе, о наоборот. Это не означает, что на одном входе потенциал всегда должен быть более положительным, чем на другом, а просто указывает относительную фазу выходного сигнала.

Применение сильной ООС снижает усиление и обеспечивает его стабильность.

Усилитель постоянного тока

Дано: _>>, _>>, _>>, _>>.

,где

R_>1> – входное сопротивление, влияющее на K_>у> схемы.

R_>2> – компенсация токов смещения ОУ,

R_>3> – параллельная, отрицательная обратная связь по напряжению.

C_>1>, C_>2>– ёмкости для сглаживания высокочастотных пульсаций питающего напряжения.

_>> по условию, тогда предположим

R_>2> =100KОм ð R_>1> = 10KОм, [1, стр.184]

_>>, [1,стр. 185.]

_>>.

Возьмём ОУ К140УД8А, который имеет следующие характеристики [2]:

номинальное напряжение питания ………………… ±15В,

ток потребления ……………………………. не более 5мА,

коэффициент усиления ……………………………. 50 000,

выходное напряжение …………………….. не менее ±10В,

рабочая частота ……………………………………… 1МГц.

ток нагрузки …………………………………. не более 5мА,

Все параметры соответствуют условиям задачи.

Выпрямитель напряжения со стабилизатором

Дано: _>>,_>>,_>>.

Решение.

Берём схему компенсационного стабилизатора напряжения, у которого К_>стаб> = 20…50, что удовлетворяет условию и берём двуполупериодный выпрямитель на диодах.

Поскольку плечи стабилизатора идентичны, то рассчитываем одно плечо с использованием однотипных транзисторов разной структуры.

Стабилизатор напряжения на транзисторе

Ток нагрузки одного плеча стабилизатора равняется сумме токов: потребления ОУ и тока нагрузки на выходе ОУ; 5 + 5 = 10мА.

Возьмём транзистор КТ315А (КТ361А), его параметры: h_>21Э> = 20…90, I_>к.>_>max> = 100мА, U_>кэ> = 25В, и стабилитрон КС515Г, его параметры: I_>ст> = 10мА,

U_>ст> = 15 ± 0,75В.

_>>,

_>>, где I_>ст> – ток стабилизации стабилитрона.

Ток, протекающий через R_>1>, R_>2>, _>>, берём U_>0> = 17В,

_>>

Выпрямитель

По полученным данным подбираем диоды выпрямительного моста (U_>0> = 17В, I_>д> = 39 мА).

_>> – средний ток, протекающий через диоды выпрямительного моста [3].

_>> – обратное напряжение на диоде выпрямительного моста [3].

Выбираем диодную сборку КДС523Г [2], её параметры: _>>, _>>, _>>.

Расчет трансформатора выпрямителя.

Сопротивление трансформатора. _>>Ом ¹ [3].

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора: [3]

_>>.

Ток во вторичной обмотке трансформатора: [3]

_>>.

Ток в первичной обмотке трансформатора:

_>> [3].

Вычисляем габаритную мощность трансформатора:

_>> [3].

и находим произведение площади сечения сердечника трансформатора Q_>C> на площадь окна сердечника Q_>О> , которое в зависимости от марки провода обмоток равно:

Q_>C> × Q_>О> = 1,6P_>Г> для провода марки ПЭЛ;

Q_>C> × Q_>О> = 2P_>Г> для провода марки ПЭШО;

Q_>C> × Q_>О> = 2,4P_>Г> для провода марки ПШД.

Выбираем провод марки ПЭЛ, при этом:

Q_>C> × Q_>О> = 1,6P_>Г> = 1,6 × 2,53 = 4,05 см⁴.

¹ В формулах напряжение в вольтах, ток в мА, сопротивление в Ом, ёмкость в мкФ.

Из таблицы [3, стр. 182, Т. №6] основных данных типовых Ш-образных пластин, по значению Q_>C> × Q_>О> выбираем для сердечника трансформатора пластины типа Ш-14 с Q_>О>= 1,47 см² ; ширина среднего стержня сердечника а = 1,4см; высота окна h = 2,1см и ширина окна b = 0,7см.