Elektrinių signalų analoginės grandinės

1 ĮVADAS Analoginiu grandiniu kurse nagrinėjome grandines, kuriose elektriniai signalai kinta tolygiai. Elektroniniai stiprinimo įrenginiai yra iš tų įrenginių, kurių pagrindą sudaro analoginės grandinės. Elektroniniai stiprinimo įrenginiai naudojami labai plačiai. Jie yra svarbiausi įvairios elektroninės aparatūros mazgai, taikomi automatikos ir telemechanikos įrenginiuose, valdymo ir reguliavimo sistemose, kompiuterinėje technikoje, kontrolės-matavimo prietaisuose ir kt. Šiame kursiniame darbe moduliavau žemų dažnių (garsinio dažnio) stiprintuvą. Skaičiavimus atlikau naudodamasis įvairia literatūra, pagal užduotus pradinius parametrus. Stiprintuvo struktūrinę ir principinę schemas pasirinkau remdamasis šiuo metu plačiausiai naudojamų stiprintuvų schemomis. Stiprintuvą, kad įsitikinti skaičiavimų tikslumu, sumodeliavau programa EWB, išmatavau parametrus ir palyginau su apskaičiuotaisiais. 2 Darbo tikslai ir užduoties analizė 2.1 Užduoties analizė Projektuojant stiprintuvą svarbu teisingai pasirinkti principinę schemą. Kokia ji bus priklauso nuo galios išėjime, stiprinimo koeficiento, dažnių diapazono, bei dažnių ir netiesinių iškraipymo koeficientų. Didelę įtaką galinės pakopos parinkimui turi išėjimo galią patenkanti į apkrovą. Išėjimo pakopos schema parenkama, remiantis šitokiais samprotavimais: a) kai duota išėjimo galia Piš50 mW, paprastai taikoma vientaktė A klasės schema su mažos galios tranzistoriais; b) kai Piš≤0,2 W, dažniausiai naudojama dvitaktė AB klasės schema su tokiais pat tranzistoriais; c) kai Piš daugiau kaip 0,2 W, naudojama dvitaktė B ir AB klasių schema su galingais tranzistoriais. Kiek bus parengtinių stiprinimo pakopų priklauso nuo signalo šaltinio galios ir vidinės varžos. Parengtiniai stiprintuvai dažnai naudojami integriniai operaciniai stiprintuvai. Juos lengva pajungti į schemą, yra mažų gabaritų ir geros kokybės, gali būti labai didelis stiprinimo koeficientas. Maitinimo šaltinio įtampą nulemia galinė pakopa. Kitos pakopos vartoja gerokai mažiau energijos. 2.2 ŽD stiprintuvų analizė 2.2.1 Stiprintuvo savybės ir naudojimo sritys Stiprintuvu vadinamas įtaisas, padidinantis elektrinio signalo galią, bet nepakeičiantis jo formos. Galia padidinama vartojant maitinimo šaltinio energiją. Taigi į stiprintuvą galima žiūrėti kaip į elektroninį reguliatorių, kurio įėjimo signalas valdo į apkrovą einantį maitinimo šaltinio energijos srautą. Stiprintuvas iš esmės skiriasi nuo transformatorių, tuo, kad pastarieji, nors ir gali padidinti signalo įtampą arba srovę, nepakeisdami jo formos, bet išėjimo galia visada būna mažesnė už įėjimo galią (dėl galios nuostolių transformatoriuje). Taigi visi stiprintuvai priklauso aktyviųjų keturpolių klasei. Svarbiausios stiprintuvų savybės yra šios: 1) Didelis jautrumas. Šiuolaikiniai silpnų signalų stiprintuvai reaguoja į 10-17 A sroves ir 10-10 V įtampas. Visi neelektroniniai elektrinių signalų stiprintuvai (elektromašininiai, dielektriniai, magnetiniai ir kt.) nereaguoja į tokius silpnus signalus. Jautriausi galvanometrai gali matuoti tik 10-12 A sroves. 2) Mažas inertiškumas. Greitaeigių elektroninių stiprintuvų reakcijos laikas — vos 10-10 s. Kitokių, neelektroninių, įtaisų reakcijos laikas yra gerokai ilgesnis. 3) Lengvai keičiami parametrai ir charakteristikos. Tam dažnai pakanka pakeisti vieną ar kelis rezistorius. 4) Maži matmenys ir palyginti nedidelė kaina. Šiuolaikiniai integriniai stiprintuvai, kurių stiprinimo koeficientas siekia šimtus tūkstančių ir daugiau, tėra kelių mm3 tūrio, o jų kaina maždaug prilygsta atskirame korpuse sumontuoto tranzistoriaus kainai. Dėl minėtųjų savybių elektroniniai stiprintuvai ne tik nukonkuravo kitų tipų stiprintuvus, bet daug kur tapo nepakeičiami. Jie plačiai naudojami matavimo aparatūroje — elektroniniuose voltmetruose, ampermetruose, ommetruose, oscilografuose, generatoriuose ir kt., radioelektroniniuose įrenginiuose — radijo imtuvuose, siųstuvuose, televizijos aparatūroje ir kt., ryšių technikoje — telefonų stiprintuvuose, modemuose ir kt., analoginėse ir hibridinėse skaičiavimo mašinose ir kt., automatikos bei telemechanikos įtaisuose, įvairioje medicininėje aparatūroje ir kt. 2.2.2 Stiprintuvų klasifikacija Pagal naudojamų elektroninių prietaisų tipą stiprintuvai skirstomi į puslaidininkinius ir vakuuminius (lempinius). Šiuo metu plačiausiai naudojami puslaidininkiniai stiprintuvai, kurių pagrindinis elementas yra tranzistorius. Masiškai gaminami integriniai puslaidininkiniai stiprintuvai, dažniausiai vadinami operaciniais ir naudojami automatikos, matavimo, skaičiavimo bei radiotechninėje aparatūroje. Vakuuminių stiprintuvų pagrindinis elementas — elektroninė lempa. Naudojama, kur aukšta aplinkos temperatūra, veikia stipri radiacija ar signalų galia siekia kilovatą ir daugiau. Pastaruoju metu vis daugiau atsiranda modernių lempinių stiprintuvų. Jų gabaritai ir vartojamoji galia stipriai sumažėjo palyginti su pirmtakais. Lempiniai stiprintuvai turi žymiai geresnę temperatūrinę stabilizaciją, taip pat mažesnius netiesinius iškraipymus. Yra sukurta stiprintuvų ir su kitokiais elektroniniais prietaisais, pavyzdžiui, tiratronais, chimtronais, kriotronais ir kt. Tačiau su tokiais stiprintuvais kol kas tik atliekami bandymai ir jų praktinio taikymo perspektyva neaiški. Pagal signalų pobūdį stiprintuvai skirstomi į nuolatinės srovės ar įtampos ir kintamosios srovės ar įtampos stiprintuvus. Kad būtų trumpiau, juos vadinsime tiesiog nuolatinio signalo stiprintuvais ir kintamojo signalo stiprintuvais. Universalūs yra nuolatinio signalo stiprintuvai, nes jie įgali stiprinti tiek nuolatinius (lėtai kintančius), tiek kintamuosius signalus. Tačiau dėl aktyviųjų elementų parametrų nepastovumo, maitinimo įtampų svyravimo ir kitų priežasčių juos sunku pritaikyti labai silpniems signalams stiprinti. Šiuo požiūriu kintamojo signalo stiprintuvai yra pranašesni, nes jie turi tarp atskirų, nuosekliai sujungtų, stiprinimo pakopų ryšio grandis, nepraleidžiančias nuolatinių dedamųjų (pvz., RC grandis, tranformatorius ar kt.). Todėl kintamojo signalo stiprintuvų neveikia įvairūs lėtai kintantys trukdžiai ar kitokie poveikiai, kaip, pavyzdžiui, termoelektrovaros jėgos, lėti maitinimo įtampų pokyčiai bei kt., ir juos lengviau pritaikyti silpniems kintamiesiems signalams stiprinti. Siekiant panaudoti kintamojo signalo stiprintuvus labai silpniems ir lėtai kintantiems signalams stiprinti, sukurti vadinamieji modeminiai stiprintuvai*. Juose nuolatinis signalas pirmiausia paverčiamas kintamuoju, t. y. moduliuojamas (naudojama amplitudinė moduliacija), po to stiprinamas kintamojo signalo stiprintuvu. Sustiprintas kintamasis signalas vėl paverčiamas nuolatiniu, t. y. demoduliuojamas, ir filtruojamas. Nors modeminiai stiprintuvai yra palyginti sudėtingi, o jų moduliatoriai dažnai kaprizingi (ypač su elektromechaninėmis relėmis), tokie stiprintuvai naudojami biologinėse, fiziologinėse ir kitose laboratorijose labai silpniems ir lėtai kintantiems signalams tirti. Prie kintamojo signalo stiprintuvų priklauso siaurajuosčiai ir rezonansiniai stiprintuvai. Jie stiprina tik tam tikro dažnio (teisingiau, siauros dažnių juostos) signalus ir yra plačiai naudojami radiotechnikoje. Prie jų taip pat priskiriami ir plačiajuosčiai (arba impulsiniai) stiprintuvai. Pagal stiprintuvo įėjimo ir išėjimo vidinių varžų rin ir rex ir signalo šaltinio vidinės varžos rs bei apkrovos varžos Ra santykius, stiprintuvai skirstomi į: 1) įtampos, kai rin>>rs ir Ra>>rex; 2) srovės, kai rin>rex; 3) galios, kai rinrs ir Rarex. Dažnai stiprintuvai būna mišrūs. Pavyzdžiui, kai įėjimo kontūrui galioja nelygybė rin>rs, o išėjimo — Ra

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!