Elektronika.lt
 2019 m. gruodžio 13 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 - Elektronikos komponentai
 - Elektronikos technologija
 - Parametrų apskaičiavimai
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvairi teorija
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Gruodžio 13 d. 08:16
Silpnoji grandis: kibernetinę gynybą Lietuvoje slopina darbuotojų trūkumas ir neišprusimas (1)
Gruodžio 12 d. 21:19
Elektros perdavimo sistemos ir elektros skirstomųjų tinklų modernizavimą ir plėtrą lydi sklandus tarpinstitucinis bendradarbiavimas
Gruodžio 12 d. 20:34
Technologijos neišlaisvino: moterims per šventes darbų tik padaugės
Gruodžio 12 d. 19:29
Kaip sutaupyti laiko apsiperkant šventėms?
Gruodžio 12 d. 16:34
Legendinis „F-22 Raptor“ gaus jam visiškai netikėtas raketas ir bus nutrauktas tylos režimas
Gruodžio 12 d. 12:24
Penki asmenybių tipai ir jų pagrindiniai kriterijai, renkantis televizorių
Gruodžio 12 d. 08:18
Atrado naują atšvaitų formą: kas penktas įsijungia žibintuvėlį telefone
Gruodžio 11 d. 20:15
Atvirosios bankininkystės era: kas pasikeitė praėjus trims mėnesiams?
Gruodžio 11 d. 16:14
KTU mokslininkų prognozės: ar (ir kaip) sugyvensime su dirbtiniu intelektu Pramonės 5.0 metu?
Gruodžio 11 d. 15:34
Nuo popierinių brėžinių iki informacinio modeliavimo: kaip namai kuriami XXI amžiuje
FS19 Mods
FS19 Map mods, FS19 Courseplay, FS19 GPS mod
SnowRunner Mods
SnowRunner maps, SnowRunner trucks, How to install mods
FS 19 Tractors
Farming Simulator 19 Mods, FS 19 Maps, FS 19 Trucks
FS19 Maps, FS19 Trucks
Farming Simulator 2019 Mods, FS19 Tractors
Install MC Mods
Minecraft Dungeons Mods, Minecraft Dungeons Skins, Minecraft Dungeons Maps
FS19 Combines
Farming Simulator 19 Mods, FS19 Trucks, FS 19 Mods
How to Install Mods
Minecraft Dungeons Mod, Minecraft Dungeons Maps, Minecraft Dungeons Skins
Mobilieji telefonai
Mobilieji telefonai internetu, telefonų dėklai, telefonų priedai
Reklama
 Teorija, žinynai » Parametrų apskaičiavimas Dalintis | Spausdinti

Mažatriukšmių stiprintuvų projektavimo ypatybės

Publikuota: 2009-10-26 17:28
Tematika: Parametrų apskaičiavimas
Skirta: Profesionalams
Autorius: el. paštas Vitalijus Krukovskij
Aut. teisės: el. paštas ©Vitalijus Krukovskij

Šis darbas skirtas mažatriukšmio stiprintuvo projektavimui ir gamybai. Atlikus skaičiavimus, buvo pagamintas iš šiuolaikinių komponentų. Išmatavus jo parametrus, buvo nustatyta kad skaičiavimai atitinka matavimus, taigi teorija galima praktiškai naudoti stiprintuvų kūrime.

 Rodyti komentarus (0)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

I. Tranzistorių triukšmų skaičiavimo metodika

1.1. Dvipolio tranzistoriaus triukšmai

Dvipolių tranzistorių savuosius triukšmus lemia: bazės varžos šiluminis triukšmas ir kolektoriaus ir bazės srovės šratiniai triukšmai. Bet kokios varžos R šiluminio triukšmo elektrovaros jėga etr skaičiuojama pagal Naikvisto formulę [1]:

Naikvisto formulė

kur
k – Bolcmano konstanta, k=1,38ּ10-23 J/K;
T – absoliučioji temperatūra, K;
fv, fa – atitinkamai viršutinis ir apatinis darbinio diapazono dažniai, Hz.

Šratinio triukšmo srovė nusakoma Šotkio formule [1]:

Šotkio formulė

kur
q – elektrono krūvis, q=1,6ּ10-19 C;
Ik – srovės tekančios per p-n sandūrą stipris, A.

Atsižvelgus į tai, kad ekvivalentinė tranzistoriaus triukšmų elektrovaros jėga apibrėžiama taip [2]:

Ekvivalentinė tranzistoriaus triukšmų elektrovaros jėga

Naikvisto formulėje (fv - fa) skirtumas, esant fv >> fa pakeičiamas į fv. Dvipolio tranzistoriaus ekvivalentinė triukšmo srovė [2]:

Dvipolio tranzistoriaus ekvivalentinė triukšmo srovė

kur charakterizuoja taip vadinama triukšmą, kuriuo spektrinis triukšmo galios tankis atvirkščiai proporcingas dažniui.

– dažnis, kuriam spektrinis triukšmo galios tankis padidėja 3dB, atsižvelgiant į spektrinį tankį esantį tokiam dažniui, kuriame triukšmai neturi didelės įtakos [1].

Palyginus etrBT ir itrBT ir atsižvelgiant į tai, kad pastebime, kad padidinus kolektoriaus srovę IC, triukšmo evj mažėja, o triukšmo srovė tiesiogiai proporcinga . Tai reiškia, kad dvipoliam tranzistoriui, esant tam tikrai generatoriaus vidinei varžai, egzistuoja optimali kolektoriaus srovė IC opt, kuriai esant bazės triukšmų įtampa yra minimali:

1.2. Lauko tranzistoriaus triukšmai

Lauko tranzistoriaus su valdančiąja p-n sandūra savasis triukšmas yra kanalo šiluminis triukšmas, kuris nusakomas triukšmo elektrovaros jėga, įjungtos nuosekliai į užtūros grandinę [1]:

kur
S – tranzistoriaus statumas darbo taške, mA/V.

Dėl mažų užtūros nuotėkio srovių, šratiniai triukšmai nepadidina bendro triukšmo lygio, todėl nepriklauso nuo generatoriaus vidinės varžos, ir yra atvirkščiai proporcingas [2].

Įėjimo grandinėje panaudojant n lygiagrečiai sujungtu, vienodu, dvipolių tranzistorių etrBT sumažėja kartu, o itrBT tiek pat kartų padidėja [2].

Lygiagretus n dvipolių tranzistorių jungimas ekvivalentus kartu bazės varžos - rB sumažėjimui. Tai galioja tik esant mažai generatoriaus vidaus varžai, kuri turi būti mažesnė už vieno tranzistoriaus bazės varžą - rB [1].

1.3. Išvados

  • Bendro emiterio konfigūracijos be neigiamojo grįžtamojo ryšio (NGR) panaudojimas netinka, nes atsiranda dideli netiesiniai iškraipymai [14].
  • Lygiagretus dvipolių tranzistorių sujungimas tinkamas tik esant Rg < rB, kur Rg – signalo šaltinio vidinė varža, rB – tranzistoriaus bazės varža.
  • Lauko tranzistoriaus bendros ištakos konfigūracijoje, net be neigiamojo grįžtamojo ryšio, netiesinių iškraipymų lygis yra mažas [14].
  • Pagal stiprintuvo triukšmu parametrus, įėjimo grandinėje geriau naudoti lauko tranzistoriaus su valdančiąja p-n sandūra negu dvipolius tranzistorius, nes įėjimo grandinėje kuri sudaryta iš dvipolio tranzistoriaus turi maža triukšmo faktorių tik esant tam tikrai signalo šaltinio varžai, o lauko – plataus varžų diapazonui.

2. Kartotuvas

Kartotuvas reikalingas tam, kad prireikus prijungti kitą išorini stiprintuvą, būtų suderintos signalo šaltinio varža ir stiprintuvo įėjimo varža.

2.1. Įėjimo, išėjimo ir stiprinimo pakopos

Tai pagrindinė šio įrenginio dalys. Įėjimo pakopa tai tranzistorinis kartotuvas kurį prireikus atjungiamas trumpikliu. Išėjimo pakopa sudaryta iš operacinio stiprintuvo, o stiprinimo pakopoje panaudojamos I skyriuje aprašytos ypatybės.

2.2. Valdomas įtampos šaltinis

Šios grandinės paskirtis diskretiškai valdyti srovės tekančios per bandinį stiprį. Tam tikslui panaudojamas „Texas Instruments“ firmos gaminamas 12-Bit skaitmeninis analoginis keitiklis DAC7616U, tranzistorius bendro emiterio schemoje ir operacinis stiprintuvas LMH6655. Juo pagalba galėsime keisti siunčiama iš mikrovaldiklio arba kompiuterio kodą į įtampą. Šį įtampa yra proporcinga skaičiui siunčiamam iš valdymo įrenginio. Todėl šią įtampa patogu valdyti įtampos stabilizatorių, kuris savo ruožtu yra bandinio maitinimo šaltinis [3].

Atrodytų kad tokį valdymo mechanizmą nepavyktų pritaikyti stiprintuve skirtame matuoti mažus triukšmus, tačiau tai įmanoma, nes pašaliniai triukšmai atsiranda tik siunčiant kodą, o kai skaitmeninė dalis neveikia (t.y. kodas nesiunčiamas), tai praktiškai parazitinių triukšmų nesusidaro, bet vis dėl to yra galimybė visai atjungti valdomą įtampos šaltinį, tam tikslui schemoje įdėti trumpikliai. Vietoje trumpiklio galima prijungti paprastą rezistorių ir tokiu būdu valdyti diodu tekančią srovę.

2.3. Įrenginio maitinimas

Maitinimas reikalingas visų pakopų maitinimui. Jis sudarytas iš ±9 V įtampos prijungiamo išorinio šaltinio, LC filtrų, ir +5 V stabilizatoriaus.

II. Stiprintuvo principinė schema

3. Stiprintuvo komponentų pasirinkimas ir skaičiavimas

3.1. Komponentų pasirinkimas

Iš pirmo skyriaus išvadų ir prieinamų komponentų sąrašo buvo išrinkti šie pagrindiniai komponentai:

  • Japonų firmos „Toshiba“ lauko tranzistoriai su valdančiąja p-n sandūra ir n kanalu 2SK117;
  • „Analog Devices“ firmos mažatriukšmis operacinis stiprintuvas AD797;
  • Ir „National Semiconductor“ mažatriukšmis operacinis stiprintuvas LMH6655.

Šių elementų pagrindiniai elektriniai parametrai ir charakteristikos

2SK117 [4]:
Maksimali įtampa tarp santakos ir ištakos UGDmax = 50 V;
Maksimali užtūros srovė IG = 10 mA;
Maksimali santakos srovė ID = 14 mA;
Maksimali santakos galios sklaida PD = 300 mW;

2 pav. NF priklausomybė nuo santakos srovės
2 pav. NF priklausomybė nuo santakos srovės.

3 pav. Statinės charakteristikos
3 pav. Statinės charakteristikos.

4 pav. Išėjimo charakteristikos
4 pav. Išėjimo charakteristikos.

5 pav. Statumo priklausomybė nuo santakos srovės
5 pav. Statumo priklausomybė nuo santakos srovės.

AD797 [5]:

Maitinimo įtampos ribos Umait=(±5...±18)V

6 pav. Spektrinio triukšmo įtampos tankio priklausomybė nuo dažnio
6 pav. Spektrinio triukšmo įtampos tankio priklausomybė nuo dažnio.

7 pav. THD (iškraipymų koeficiento) priklausomybė nuo dažnio
7 pav. THD (iškraipymų koeficiento) priklausomybė nuo dažnio.

Detalesne informacija apie parametrus, tipines jungimo schemas reikalinga principinės schemos sudarymui ir pakopų skaičiavimui paimta iš [6,7,8].

3.2. Mažatriukšmio kartotuvo elementų skaičiavimas

8 pav. Tranzistorinio kartotuvo schema
8 pav. Tranzistorinio kartotuvo schema.

Pradinės sąlygos: turime bendros santakos schemą,

3.3. Mažatriukšmio stiprintuvo elementų skaičiavimas

9 pav. Stiprinimo pakopos
9 pav. Stiprinimo pakopos schema.

Pradinės sąlygos: turime bendros ištakos schemą,

10 pav. Išėjimo pakopa

3.4. Išėjimo pakopos elementų skaičiavimas

10 pav. Išėjimo pakopa
10 pav. Išėjimo pakopa.

Paskaičiuokime koks turi būti išėjimo pakopos stiprinimas, kad gautume visa stiprintuvo stiprinimą 40 dB.

Kadangi stiprinimo pakopa signalą sustiprina 6 kartus ir 20ּlg 6 ≈ 15,6 dB, tai išėjimo pakopa turi stiprinti

Paskaičiuokime taip įjungto operacinio stiprintuvo, stiprinimo koeficientą:

11 pav. Operacinio stiprintuvo jungimas
11 pav. Operacinio stiprintuvo jungimas.

Kiti skaičiavimai rėmėsi Omo dėsnio taikymu ir yra trivialus, todėl čia nepateikiami.

Rezultatų apibendrinimas ir išvados

Išvados

  • Mažatriukšmio stiprintuvo pirminėje stiprinimo pakopoje panaudotas lauko tranzistorius bendros ištakos schemoje, nes tokios schemos gaunami minimalus triukšmai plačiame signalo šaltinio įėjimo varžų diapazone. Tuo tarpu, su dvipoliu tranzistorimi pirminėje stiprinimo pakopoje minimalius triukšmus galima gauti tik tam tikrai signalo šaltinio įėjimo varžai.
  • Lygiagretus dviejų lauko tranzistorių jungimas buvo panaudotas antroje stiprinimo pakopoje, nes toks lauko tranzistorių jungimas sumažina triukšmų elektrovaros jėgą kartų.

Rezultatai

  • Suprojektuota mažatriukšmio stiprintuvo schema sudaryta iš bendros santakos kartotuvo, stiprinimo pakopos su dviem lauko tranzistoriais, operacinio stiprintuvo ir valdomo įtampos šaltinio. Apskaičiuoti mažatriukšmio stiprintuvo komponentų nominalai.
  • Buvo realiai surinkta ir išbandyta reali konstrukcija. Pamatavus rezultatus, pastebėta, kad skaičiavimai atitiko matavimus.

Literatūra

  1. Букингем М., Шумы в электронных приборах и системах. Перевод с английского. – Москва: „Мир“, 1986.
  2. Ван дер Зил А., Шум источники,описание,измерение. Перевод с английского. – Москва: „Советское радио“, 1973.
  3. www.ti.com.
  4. www.datasheetcatalog.com.
  5. www.analog.com.
  6. Войшвило Г. В., Усилительные устройства. - Москва: „Радио иСвязь“, 1983.
  7. Воробьев Н. И., Проектирование электронных устройств. – Москва: „Высшая школа“, 1989.
  8. www.national.com.
  9. www.altium.com.
  10. Уваров А. С., P-CAD и SPECCTRA разработка печатных плат. – Москва: „СОЛОН-Пресс“, 2003.
  11. www.cadence.com.
  12. „Журнал Радио 3“ – Москва: „Эликс“, 2002.
  13. Ильин В. А., Технология изготовления печатных плат. – Ленинград: „Машиностроение“, 1984.
  14. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника.



Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

TMS ELECTRONICS
TMS ELECTRONICS

www.rslietuva.com – nemokamas elektronikos komponentų pristatymas

ENEBA's game store

Lietuvos mokinių neformaliojo švietimo centras

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Technologijos.lt

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

www.matuok.lt - Interneto spartos matavimo sistema

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

MRO Supply


Reklama
‡ 1999–2019 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Farming Simulator 2017 Mods, FS 17 Mods
ls2017.com
„TV programa“ – tiksli
televizijos programa

www.tvprograma.lt
Lietuvos mokinių neformaliojo švietimo centras
www.lmnsc.lt
Buhalterijos kursai, apskaitos kursai, vadovų apskaitos kursai
www.apskaitakiekvienam.lt
Lietuvių kalba informacinėse technologijose
www.likit.lt
Lyderystės mokymai, mokymai vadovams, vadovų mokymai
www.tripleo.lt
Mokslo ir technologijų pasaulis – naujienos ir straipsniai
www.technologijos.lt
Farming Simulator 2019 Mods, FS19 Tractors, FS19 Maps
farmingsimulator19mods.fr
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
LTV.LT – geriausių lietuviškų tinklalapių katalogas
www.ltv.lt/technologijos/
FS19 Mods, FS17 Mods, FS15 Mods
www.farming2015mods.com
Mokslo populiarinimo projektas „Mokslas verslui ir visuomenei“
www.mokslasplius.lt
Reklama


Reklama