Расчет усилителя переменного тока, на примере бестрансформаторного усилителя низкой частоты (УНЧ)

Цель курсовой работы Целью роботы является приобретение навыков расчета усилителя переменного тока на примере бестрансформаторного усилителя низкой частоты УНЧ. Пояснительная записка содержит: Титульный лист; содержание; введение в котором приводятся краткие общие сведения про устройство; разработку технического задания; анализ технического задания и разработку структурной схемы УНЧ; разработку электрической принципиальной схемы УНЧ; расчет каскада предварительного усилителя УНЧ где приводятся расчетные формулы с...

2015-10-24

96.48 KB

56 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Введение

Электронные  усилители широко применяются в системах автоматики. Твердые знания в области электроники невозможны без приобретения практических навыков расчета электронных усилителей.

Курсовая работа  является практическим продолжением теоретического материала, который изучается в разделах по схемотехнике электронных устройств.

1. Общие сведения

1.1. Цель курсовой работы

Целью роботы является приобретение навыков расчета усилителя переменного тока, на примере бестрансформаторного усилителя низкой частоты (УНЧ).

Полученные в ходе выполнения курсовой роботы практические навыки должны  стать основою приобретения навыков  основательно составлять технические задания на разработку электронных устройств и систем, при этом грамотно пользоваться научно-технической и справочной литературой, рационально выбирать схемы электронных устройств и их элементов при решении практических задач по специальности.

Для выполнения расчетов необходимо знать основные характеристики усилителя переменного тока, принцип их построения и работы, методы  расчета.

1.2.Содержание пояснительной записки и общие требования к ней.  

Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки.

Пояснительная записка – это документ, который содержит описание принципа построения и работы электронного устройства, которое разрабатывается, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений.  

Пояснительная записка содержит:

  1.  Титульный лист;
  2.  содержание;
  3.  введение, в котором приводятся краткие общие сведения про устройство;
  4.  разработку технического задания;
  5.  анализ технического задания и разработку структурной схемы УНЧ;
  6.  разработку электрической принципиальной схемы УНЧ;
  7.  расчет каскада предварительного усилителя УНЧ, где приводятся расчетные формулы с пояснением переменных, результаты вычислений, положения по выбору  параметров элементов и режимов работы, а также др. необходимые для понимания полученных результатов данные;
  8.  графическую часть, в которую входят электрическая принципиальная схема электронного устройства, при необходимости его узлов, графики зависимостей, которые использовались при вычислениях или есть результатами вычислений;
  9.   выводы;
  10.  список литературы.

Требования  к оформлению курсовой работы

Текстовая часть работы должна быть написана (или напечатана) на одной стороне листа стандартного размеру (297х210). Лист курсовой работы должен иметь поля: левое – 25 мм, верхнее – 20 мм, правое –10 мм, нижнее – 20 мм. Каждая страница имеет номер. Первый номер имеет титульный лист, однако он не пишется. Все остальные страницы нумеруются в такой последовательности, в какой они сброшюрованы в проекте. В тексте записки необходимы ссылки на литературные источники.

Расчетные формулы, вписывают разборчиво и нумеруют арабскими цифрами. Порядковый номер указывают в круглых скобках с  правого боку напротив нижнего ряда формулы. При ссылке в тексте на формулы необходимо указать ее полный номер в скобках. После формулы ставится точка, с нового ряда пишется слово „где” и  расшифровываются обозначения.

Электрические схемы необходимо выполнять в соответствии с требованиями государственных стандартов. Принципиальная схема усилителя обязательно должна иметь рамку и штамп. Элементы схемы выбирают с учетом требований  стандартов. Например, резисторы выбирают по номинальным значениям, близким к расчетным величинам сопротивлений, и величине мощности, которая рассеивается на резисторе в рабочем режиме. Конденсаторы выбирают по номинальным значениям емкости, ближайшим к расчетным  величинам и величиною рабочего напряжения.

Общий объем курсовой работы, включая список литературы и дополнения, не должны превышать 30–35 страниц, напечатанных через два интервала.

1.3. Задание на курсовую работу

На основании исходных данных для расчета УНЧ:

1)  Рвых, Вт – мощность на выходе усилителя;

2)  Rн, Ом – сопротивление нагрузки;

3)  Uвх, мВ – напряжение источника входного сигнала;

4)  Rи, Ом – внутреннее сопротивление источника входного сигнала;

5)  (fн - fв), Гц – нижняя и верхняя границы частот усиления.

Варианты исходных данных приведены в табл.1.

                        Таблиця 1    

Цифры номера зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

десятки

единицы

Рвых,Вт

5

4

3

2

1

5

4

3

2

1

Rн,Ом

8

4

4

8

8

4

8

8

4

4

Uвх, мВ

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Rи, Ом

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Мнв

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

(fн-fв),Гц

50 - 20000

 Необходимо спроектировать бестрансформаторный УНЧ и определить:

1)   коэффициент усиления УНЧ по мощности Кр;

2)   тип схемы выходного каскада;

3)   типы транзисторов каскадов усиления;

4)   число каскадов усиления (структурную схему УНЧ);

5)   электрическую принципиальную схему УНЧ;

6)   параметры элементов каждого каскада, режимы работы транзисторов.

Пример выбора варианта по номеру зачетной  книжки 77732:

с колонки 3 имеем - Рвых=2 Вт, Rн = 8 Ом;

с колонки 2 - Uвх =30 мВ, Rи =300 Ом, (fн-fв) = (50-20000) Гц, Мнв=1,4.

1.4. Литература

1. Валенко В.С. Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств/ Под ред. А.А. Ровдо.– М., 2001.–368 с.

2. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника ( Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий и др. –Телеком, 1999.

3. Справочник по расчету электронных схем./ Б.С. Гершунский. – Киев: Высшая школа; Изд-во при Киев. ун-те, 1983. – 240 с.

4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника.– М.: Высшая школа, 1991.

5. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум./За ред. А.Г. Соскова. – К.: Каравела, 2003.– 368 с.

Подробная методика проектирования УНЧ приведена в методической разработке.

2. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы

Выполнение курсовой работы необходимо начинать с выяснения задания, последовательности и объема конкретных вопросов, которые подлежат разработке.  После этого составляется примерный план работы, который утверждается руководителем. Затем необходимо ознакомиться с рекомендованною литературой.

2.1. Теоретические положения

УНЧ предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых находится в пределах от десятков герц до десятков килогерц. УНЧ строятся преимущественно на биполярных и полевых транзисторах в дискретном или интегральном выполнении.

Функция УНЧ состоит в получении на заданной величине сопротивления нагрузки, сигнала необходимой мощности. Источником сигнала может быть микрофон фотоэлемент, индукционный датчик и др. В качестве нагрузки может служить громкоговоритель, измерительный прибор (вольтметр, осциллограф), следующий каскад усиления и др.

При построении современных УНЧ используют большое число схем та схемотехнических приемов. Выходные каскады УНЧ строятся по одно- или  двухтактным схемам, с  трансформаторной  или бестрансформаторной связью с нагрузкой.

Последнее время  широко применяются  бестрансформаторные выходные каскады усиления. Это позволяет упростить схему усилителя и исключить из них габаритные элементы – трансформаторы. Такие УНЧ работают в экономичном режиме класса АВ или В при высоком КПД. Выходные каскады усиления выполняют на транзисторах разного типа проводимости – на комплементарных  парах транзисторов или  на составных транзисторах. Схема простейшего каскада усиления на комплементарных парах транзисторов, приведена на рис.1,а. Каждый из транзисторов вместе с нагрузкой образуют  схему с общим коллектором (ОК). Другая схема, в которой используются составные транзисторы, приведена на рис.1,б.

а)        б)

Рис. 1. Бестрансформаторные оконечные каскады усиления:

а)  на комплементарных парах транзисторов;

б)  на составных транзисторах.

Входные каскады та каскады предварительного усиления, как правило, выполняют  на биполярном (рис. 2,а) или полевом транзисторе (рис. 2,б).

а)        б)

Рис. 2. Каскады предварительного усиления:

а)  на биполярном транзисторе;

б)  на полевом транзисторе.

Схема каскада усиления на биполярном транзисторе с общим эмиттером (ОЭ) является наиболее распространенной. Такой каскад, по сравнению с каскадами с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК), имеет наибольший коэффициент усиления по мощности.

Каскад усиления с общим истоком (ОИ) нашел широкое применение во входных цепях интегральных усилителей.

Проектирование УНЧ необходимо проводить в два этапа. На первом этапе проводится предварительный (эскизный) расчет УНЧ.  На другом этапе –окончательный расчет УНЧ.

2.2. Предварительный расчет УНЧ

Содержанием предварительного расчета УНЧ является:

1) Разработка технического задания (ТЗ), то есть  определение  основных показателей, которые должны иметь проектируемый УНЧ.

В ТЗ приводиться напряжение источника входного сигнала Uвх; диапазон частот усиливаемого сигнала (fн-fв); напряжение Uвых или мощность Рвых на выходе усилителя; сопротивление нагрузки Rн; коэффициент частотных искажений на нижней частоте диапазона Мн; система питания усилителя.

Эти основные выходные данные могут быть дополнены специальными требованиями, обусловленными назначением и условиями роботы УНЧ.

2) Разработка структурной схемы УНЧ с приведением технических требований к отдельным узлам: ориентировочно выбирают типы транзисторов отдельных каскадов, распределяют по каскадам общий коэффициент усиления, частотные та нелинейные искажения, определяют регулируемые параметры – усиление, тембр и др.

2.2.1. Разработка технического задания (ТЗ)

Для предварительного расчета УНЧ исходными данными являются:

1)   требуемая мощность на выходе УНЧ – Рвых;

2)   сопротивление нагрузки – Rн;

3)   напряжение источника  входного сигнала – Uвх;

4)   внутреннее сопротивление источника сигнала – Rи ;

5)   диапазон частот fн fв.

Считаем, что УНЧ работает в стационарных условиях. Температура окружающей среды: Tmin=+15 °С ; Ттаx = +25 °С.

Задавшись исходными данными на проектирование УНЧ, переходят к разработке его структурной схемы.

2.2.2. Разработка структурной схемы УНЧ

Для этого необходимо определить:

1)   коэффициент усиления УНЧ по мощности  Кр;

2)   число каскадов усиления (структурную схему УНЧ);

3)   тип схемы и типы транзисторов выходного (оконечного) каскада.

Порядок расчета УНЧ:

1. Находим мощность входного сигнала.

Отметим, что максимальная мощность отдается источником входного сигнала нагрузке,   когда входное сопротивление каскада равно внутреннему сопротивлению источника (Rвх = Rи).

Тогда

,

где Rвхвходное сопротивление первого каскада УНЧ.

2. Находим требуемый коэффициент усиления по мощност.

В общем случае  коэффициент усиления УНЧ по мощности определяется по такой формуле:

   (1)

де ήTвх – к.п.д. входного трансформатора, задается в пределах (0,7...0,8);

ήTвых – к.п.д. выходного трансформатора, задается в пределах (0,75...0,85);

Крег– коэффициент передачи регулятора уровня сигнала, задается в пределах (0,3...0,5).

Поскольку для выходного каскада выбрали двухтактную  бестрансформаторную схему, то из формулы (1) необходимо убрать ήTвх и ήTвых.

Тогда получим: 

           

Выразим коэффициент усиления по мощности в децибелах:

.

3. Находим ориентировочно число  каскадов усиления и составим структурную схему УНЧ.

УНЧ состоит из нескольких каскадов, которые осуществляют последовательное усиление сигнала.

Структурная схема УНЧ приведена на рис.3, где цифрами 1-3 обозначены каскады предварительного усиления, а цифрой 4 – выходной (оконечный) каскад.

Для предварительного усиления, как правило, применяют усилители с ОЭ. При определенных условиях можно считать, что каждый усилитель по схеме с ОЭ обеспечивает усиление мощности приблизительно на  20 дб.

Тогда

m = Кр[дб] / 20.

Полученные значения m округляем до ближнего большего целого.

Поскольку бестрансформаторные оконечные каскады чаще строят по схеме с ОК, которые не имеют усиления по напряжению, то можно считать  величину их усиления по  мощности равной 10 дб.

В таком случае усиление в схеме УНЧ составит:  Кр[дб]= 20 m+10.

4. Предварительный расчет оконечного каскада УНЧ.

Известно большое число различных схем с бестрансформаторным  выходом, которые отличаются по типу проводимости транзисторов, способом их включения, режимом работы (АВ или В), а также видом связи оконечного каскада с предварительным и нагрузкой.  

При этом важны следующие  рекомендации:

- для мощностей выше 50 мВт, необходимо применять двухтактную схему, режим (АВ или В), с мощностью транзисторов (малая, средняя или большая) определяются исходя из  значения Рвых;

- высокие качественные показатели имеют каскады, в которых применяют  транзисторы разного типу электропроводности (комплементарные пары);

- режим В имеет высокий КПД (η=0,6÷0,7), однако в этом режиме большие нелинейные искажения.

Выходя из этого, преимущество следует отдать бестрансформаторному каскаду усиления на транзисторах разного типу проводимости (рис.1,а) и режиму АВ. Режим АВ имеет меньшие искажения сигнала, чем режим В. Электропитание такого каскада возможно от однополярного источника. В  таком  случае нагрузка подключается через конденсатор большой емкости.

Тип транзисторов выходного каскада выбираем по величине максимально допустимой мощности, которая рассеивается на его коллекторе – Рк макс, а также максимальному току коллектора – Iк макс  и частотным особенностям – fh21Е :

Рк макс ≥ (0,25÷ 0,3) Рвых;   Iк макс ≥ (2 Рвых /Rн)1/2;    fh21Э ≥ (2÷3) fв .

По найденным  значениям Рк, Iк макс, fh21Е вибираем из табл. 3 транзисторы выходного каскада. Выбираем комплементарную пару транзисторов p-n-p i n-p-n типа с  близкими по значениям параметров и характеристикам.

Напряжение источника питания  выбираем из условия:

2UК макс ≥ EK ≥ 2(Uнач + Um вых),

где Uк макс – максимально допустимое напряжение на коллекторе;

Uнач1В – коллекторное напряжение, при котором транзистор входит в режим насыщения (определяется из статических характеристик выбранного транзистора);

Um вых = U = (2 Рвых Rн)1/2 – амплитуда выходного напряжения.

Величина напряжения питания выбирается из ряда номинальных значений по большему значению из  табл. 2.

Таблица 2

5

6

9

12

15

24

30

36

2.2.3. Разработка электрической принципиальной схемы УНЧ

На основании структурной схемы составим  ориентировочную принципиальную схему УНЧ. Пример принципиальной схемы УНЧ приведен на рис.5. В этой схеме, каскады предварительного усиления выполнены на транзисторах VТ1-VТ3, а оконечный бестрансформаторный каскад усиления на транзисторах разного типа проводимости – VТ4, VТ5. Транзистор VT5 должен иметь такие же параметры, как и VT4, однако  противоположную по типу  проводимость. Каждый из транзисторов вместе с нагрузкой образуют схему с ОК. Характерной особенностью такой схемы – для нее не нужен фазоинверсный каскад.

Для обеспечения питания оконечного каскада от однополярного источника, он подключается к предыдущему каскаду и к нагрузке через конденсаторы С8, С10 . Резистор R9 является регулятором уровня выходного сигнала. Конденсатор С11 – фильтр напряжения питания каскадов предварительного усиления. Величина сопротивления резистора R14 обычно составляет несколько десятков Ом.

Оконечный каскад работает в режиме класса АВ, который задается   делителем R15, R16. Прямое сопротивление диода создает необходимое напряжение смещения (около 1,5В) между базами транзисторов VT4, VT5, а также выполняет функции элемента схемы термокомпенсации. В этом случае, при изменении температуры транзисторов (это вызывает изменение контактной разности потенциалов база-эмиттер) будут пропорционально изменяться и напряжение смещения транзисторов. Небольшое значение напряжения смещения (0,6 – 0,7)В, определяет незначительный (десятки миллиампер) сквозной ток транзисторов VT4 і VT5. Ток через нагрузку при этом отсутствует. Поскольку величина сопротивления VD1 незначительна, можно считать, что по переменному току базы транзисторов VT4 і VT5 объединены.

Для предварительного усиления применяют усилители с ОЭ. В качестве активного элемента используют маломощный транзистор n-p-n типа.

Полученные в результате предварительного расчета данные являются основой для окончательного расчета УНЧ.

2.3. Окончательный расчет УНЧ

В процессе окончательного расчета усилителя необходимо провести:

- расчет оконечного каскада УНЧ;

-  расчет каскада предварительного усиления.

Расчет обычно выполняют в последовательности, обратной последовательности прохождения сигнала в УНЧ: вначале рассчитывают элементы оконечного каскада, а затем – каскадов предварительного усиления.

2.3.1. Окончательный расчет оконечного каскада УНЧ

Схема оконечного каскада усиления на комплементарных парах транзисторов приведена на рис.1,а. Вначале все параметры выбранного транзистора необходимо выписать в  виде таблицы, а затем привести его входную и выходную характеристики в масштабе, достаточном для точных графических построений.

Порядок расчета:

1. Расчет начинают с построения на семействе выходных статических характеристик транзистора (см. рис. 4) линии нагрузки, которая проходит через две точки UКЭК/2 та ІКК/2Rн .

  а)       б)

Рис. 4. Характеристики режима транзистора оконечного каскада:

а) выходная;

б) входная.

2. Строят треугольник мощности со сторонами U, Iи оценивают возможность получения заданной мощности – Рвых=0,5 Um н IK н . 

3. Точку „а” принимают за начальную рабочую точку транзистора, в которой  UКЭ0К/2;  IK0 = (0,05÷0,1) IK н. Тогда ІБ0 К0 /β.

4. Из семейства выходных и входных характеристик транзистора находим амплитудные значения тока базы ІБm , напряжения базы UБЭm согласно:  

; .

Ориентировочное значение входного сопротивления транзистора составит rвх= UБЭm / ІБm .

Входная мощность каждого плеча составляет Рвх=0,5 UБЭm ІБm и равна мощности, которую необходимо отдать транзистору предпоследнего каскада.

5. Находим величины сопротивлений резисторов R1 и R2.

Сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают одинаковыми:

R1= R2= (ЕК – 2UБЭ0)/2ІД ,

где ІД – ток делителя, который должен быть не меньше (2÷5) ІБ0.

6. Входное сопротивление оконечного каскада составит:

RВХ =β Rд Rн /(β Rн + Rд),

где Rд = R1 / 2 – сопротивление делителя.

7. Амплитуда входного напряжения каскада: Um.вхUmн, поскольку каскад не усиливает напряжение входного сигнала.

8. Находим емкость разделительного конденсатора в цепи нагрузки при условии обеспечения коэффициента частотных искажений Мн :

С2 ≥ 1/(2πfнRн) . Значения получают в микрофарадах.

2.3.2. Расчет каскада предварительного усиления

В результате предварительного расчета была составлена схема УНЧ, в которую входят несколько однотипных каскадов предварительного усиления с ОЭ.

Расчет каскада предварительного усиления с ОЭ является основной частью работы при проектировании УНЧ. При ее выполнении рассчитывают  параметры элементов каждого каскада, цепей межкаскадных связей, режимы работы транзисторов. Исходя из условия обеспечения однотипности, каскады предварительного усиления выполняют одинаковыми. Поэтому расчет обычно сводится к расчету одного каскада.

Рассмотрим методику расчета каскада предварительного усиления с ОЭ, электрическая принципиальная схема которого приведена на рис. 2,а, с такими исходными данными (часть данных получена в результате предварительного расчета):

1)   напряжение на выходе каскада – Uвых.т= U;

2)   сопротивление нагрузки Rн = RВХ;

3)   напряжение источника питания  – Eк ;

4)   нижняя граница частот – fн ;

5)  допустимое значение коэффициента искажений в области низких частот– Мн.

Как и при предварительном расчете считаем, что УНЧ работает в стационарных условиях.

Необходимо определить:

1)   тип транзистора (уточнить правильность предварительного выбора);

2)   режимы роботы транзистора;

3)   сопротивления резисторов делителя R1,R2;

4)   сопротивление резистора коллекторной нагрузки RК ;

5)   сопротивление резистора в цепи эмиттера RЭ;

6)   емкость разделительного конденсатора С2;

7)   емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ;

8)  гарантированное значение коэффициента усиления каскада по току К1, по напряжению КU и по мощности  КP .

При построении схемы каскада будем использовать элементы  с  допустимыми отклонениями от  номинальной величины ± 5 % (выходя  из этого, в результатах расчета можно оставить не больше трех значащих цифр).

2.3.2.1. Порядок расчета

1. Проверяем правильность предварительного  выбора транзистора.

Для нормального режима роботы транзистора:

1) допустимое напряжение между коллектором и эмиттером должно превышать напряжение источника питания

UK max >EK  

2) величина допустимого тока коллектора должна превышать  максимальное значение тока в коллекторной цепи транзистора

IK max >IK0 + IKm ,

 где  IK0 – ток покоя в цепи коллектора;

IKm – амплитуда переменной составляющей тока в цепи коллектора;

IKm= Uвых.т / Rн≈ ,

 

где  Rн≈ = RК RВХ /RК+RВХ – эквивалентное сопротивление нагрузки каскада по переменному току. При этом RК является нагрузкой постоянному току.

Выходя из того, что данный каскад является усилителем мощности, для обеспечения максимальной передачи мощности задаем:

RК = RВХ .

Для обеспечения экономичности каскада при  минимальных нелинейных искажениях выбирают

IK0=(1,05...1,1)IKm.

На основании этих ограничений необходимо выбрать транзистор.

По результатам предварительного расчета был выбран усилительным элементом транзистор типа КТЗ15. По  данным табл. 3  находим, что заданным требованиям отвечает транзистор КТЗ15Г, у которого

 UK max = 35 В, ІK max = 100 мА, h21Э = 50...350, РK max = 150 мВт.

2. Находим напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме покоя:

U0 = Uвых.т + Uост ,  

где Uостнапряжение между коллектором и эмиттером, ниже которого при работе каскада возникают значительные нелинейные искажения.

Для маломощных транзисторов обычно задают Uост = 1 В.

3. Определяем мощность, что выделяется на коллекторе транзистора:

PK =IK0 U0 .

При этом необходимо обеспечить  выполнение условия:

PK < PK max .

Таким образом, проверяем, что выбранный тип транзистора отвечает требованиям  по мощности.

4. Находим сопротивление  нагрузки в цепи  коллектора:

RК = RВХ .

Рассеиваемая мощность на резисторе составит:

Р = IK02RК.

Из табл.4,5 выбираем резистор по мощности и сопротивлению.

5. Находим сопротивление резистора RЭ  в цепи  термостабилизации:

RЭ=.

При этом необходимо выполнение соотношения:

RЭ / RК = (0,1...0,4)

для обеспечения условий температурной стабилизации режима покоя каскада.

Мощность, рассеиваемая на  RЭ составит:

РR = IK02RЭ.

Из табл. 4, 5 выбираем резистор по мощности и сопротивлению.

6. Находим  емкость конденсатора СЭ .

Емкость  СЭ выбирают при условии, что его сопротивление на частоте  fн  должно быть в 10 раз меньше по сравнению с сопротивлением резистора  RЭ .

CЭ ≥  

где множитель 106 позволяет получить значение емкости в микрофарадах.

Рабочее напряжение на СЭ

UС = IK0RЭ.

Из табл. 6 выбираем конденсатор.

7. Находим величину тока покоя базы транзистора:

IБ0 = ІК0 / h21Э min . 

8. Находим величину напряжения покоя между базой и эмиттером транзистора.

Поскольку в  открытом состоянии транзистора напряжение между его базой и эмиттером составляет около 0,6 В, то напряжение покоя базы

UБ0 =0,6 В 

и можно найти ориентировочное значение входного сопоротивления транзистора

rвх= UБ0 / IБ0 . 

9. Находим  величину сопротивлений резисторов делителя R1 ,R2 .

Величина тока в делителе выбирается в пределах

ІД =(2÷5)ІБ0,

что обеспечивает независимость задания режима покоя транзистора при изменении его параметров от влияния температуры, при замене транзисторов и др.

Падение напряжения на резисторе RЭ  составляет

U =(IK0 + IБ0) RЭ. 

Тогда

R1 =  

R2 =

Находим мощность, что выделяется в резисторах R1 і R2:

PR1 = (IБ0 + IД)2R1;   PR2 = IД2 R2 .

Из табл. 4, 5 выбираем резисторы R1 і R2 по мощности и сопротивлению.

10. Находим  емкость конденсатора С2 .

Емкость С2 выбираем из условия обеспечения допустимого значения коэффициента частотных искажений Мн :

С2

значения получим в микрофарадах.

Рабочее напряжение  С2  примем равным

UC2=1,5EK . 

Из табл. 6 выбираем конденсатор С2.

11. Находим амплитудные значения тока и напряжения на входе каскада:

 Iвх.т =  

 де h21Э min – минимальное значение коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ для выбранного транзистора.

 Uвх.т= Iвх.т rвх. 

Необходимая мощность входного сигнала

 Рвх =

12. Находим расчетные коэффициенты усиления каскадапо току, напряжению и мощности:

К1=h21Э min  КU=h21Э min  КP=K1KU ;   [КP]дБ=101g КP .

Каскад рассчитан правильно, если значения коэффициента усиления по мощности равны приблизительно 20 дБ, как и было, принято раньше.

Так как, диапазон возможных значений коэффициента усиления по току у транзистора очень широкий: для КТ315Гон составляет  h21Э = 50...350, то каскад имеет запас по усилению.

ДОПОЛНЕНИЕ

Таблица 3 – Основные параметры  некоторых  транзисторов

Тип   транзистора

Струк-тура

Рк  макс,

мВт

h21Э

(β)

ƒh21

МГц

Граничный  режим

Клас  по  мощности

Uк макс

В

Iк макс

мА

КТ 361 Г

 

КТ 3107 Е

КТ 315 Г

p-n-p

p-n-p

n-p-n

150

300

150

50-350

120-220

50-350

250

200

250

35

20

35

50

100

100

Малой  мощности

КТ 502 В

КТ 503 В

p-n-p

n-p-n

500

500

40-120

40-120

5

5

60

60

300

300

Средней  мощности

КТ 814 А

КТ 816 А

КТ 815 А

КТ 817 А

p-n-p

p-n-p

n-p-n

n-p-n

1000

(10000)

1000

(25000)

1000

(10000)

1000

(25000)

  >40

>20

>40

>20

3

3

3

3

40

40

  

  40

40

1500

3000

1500

3000

Большой

мощности

 *) В скобках приведена мощность с дополнительным теплоотводом

Таблица 4 – Ряды номинальных значений

Індекс ряда

Позиции ряда

Допустимые отклонения от номинальной величины, %

Е 6

1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8

20

Е 12

1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2

10

Е 24

1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1

5

Таблица 5 – Постоянные резисторы

Тип  транзистора

Диапазон  сопротивлений

Номинальная мощность, Вт

МЛТ

  1 Ом – 3,01 МОм

  1 Ом – 51 МОм

  1 Ом – 10 МОм

0,125

0,25;0,5

1;2

С2-32

  1 Ом – 3 МОм

  1 Ом – 5,1 МОм

  0,1 Ом – 5,1МОм

  1 Ом – 10 МОм

  1 Ом – 22МОм

0,125

0,25

0,5

1

2

Таблица 6 – Конденсаторы  постоянной емкости

Номинальное  напряжение, В

Номинальная  емкость, мкФ

К 50-7

К 50-35

К 50-18

К 10-17

К 73-17

       6,3

20;30;50;

100;200;500

   220000

10

10;20;30;50;

100;200;500;

1000;2000;5000

100000

16

5;10;20;30;50;

100;200;300;

1000;2000;5000

    22000

    68000

    100000

25

2;5;10;20;30;50;100;200;500;

1000;2000;5000

15000

33000

100000

50

2;5;10;20;30;

50;100;200;

500;1000;2000

4700

1000

15000

22000

0.001

0.01

0.022

0.056

63

0.22;0.33;

0.47;0.68;

1;1.5;2.2;

3.3;.4.7

100

0.5;1;2.5;10;

20;30;50

2200

4700

10000

160

2;50;

100;

200;500

1.2;5;10;20

1.5;2.2

250

10;20;

50;

100;200

     

     1000

4700

0.047;

0.068;0.1;

0.15;0.22;

0.33;0.47;

0.68;1

300

5;10;

20;50;

100;200

350

10;20;

50;100

450

10;20;

50;100


UВХ

VD

+

EK

R3

R4

VT3

VT1

VT2

С2

VТ4

С1

R2

RН

R1

VT2

R1

RН

VD

R2

С1

С2

UВХ

VT1

EK

+

R1

RН

RС

RВ

Rдж

С1

С2

едж

СЕ

VT1

EК

+

-

R1

Rн

Rk

R2

RЕ

Rдж

С1

С2

едж

СЕ

VT1

EК

+

-

UВХ

RН

1

2

3

4

Рис. 3. УНЧ. Схема структурная

IK

UKE

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

0

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

Umн

Uнач

IКн

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

IБm

IБ

UБЕ

UБЕ0

EMBED Equation.3  

UБЕm

EMBED Equation.3  



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
20648. Расчет усилителя мощности низкой частоты 753.19 KB
  Требования предъявляемые к проектируемому усилителю следующие: Вариант Выходная мощность Рн Диапазон частот fн-fв Напряжение питания Uп Входное напряжение Uвх Входное сопротив- ление Rвх Коэффициент частотных искажений Мн=Мв КПД не менее Вт Гц В мВ кОм - 4 12 20-2010 15 30 110 50 В пояснительной записке должны быть следующие разделы: - титульный лист; - техническое задание на курсовой проект; - содержание; - вводная часть; - обоснование выбора или разработка функциональной схемы; -...
13862. Расчет бестрансформаторного усилителя мощности с однополярным питанием 171.99 KB
  Из справочника выбираем типы транзисторов VT4 VT5 составляющих комплементарную пару с примерно одинаковыми параметрами из условия где максимальное напряжение коллекторэмиттер выбранного типа транзистора; максимальный импульсный ток...
17901. Расчет усилителя многоканальной системы связи 953.52 KB
  Козыбаева Инженерно-технический факультет Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникации КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: Схемотехника аналоговых электронных устройств на тему: Расчет усилителя многоканальной системы связи по специальности 5B071900 – Радиотехника электроника и телекоммуникации Выполнила: студент группы з РЭТ в 13 ...
6968. Импульсные токи низкой частоты и низкого напряжения 12.89 KB
  В современной физиотерапии следует считать весьма перспективным дальнейшее совершенствование импульсных ритмических воздействий при лечении различных патологических состояний, так как импульсное воздействия в определенном заданном режиме соответствуют физиологическим ритмам функционирующих органов и систем.
5419. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ 247.51 KB
  Рассмотрены принципы работы как звуковой система в целом, так и ее составных частей, а также проделана работа по изготовлению действующего макета стенда для исследования промежуточного усилителя для звуковой карты.
7214. ГЭУ переменного тока 40.42 KB
  Типы гребных электродвигателей В классических схемах ГЭУ переменного тока используются генераторы синхронного типа и синхронные или асинхронные гребные электродвигатели. Такие ГЭУ переменного тока проектируются для судов с относительно редкими изменениями режима движения.
1965. Изучение работы однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе в линейном режиме 57.46 KB
  Ход работы: Снять входные ВАХ транзистора рис. Снять выходные ВАХ рис. Схема 1 Входные характеристики: Входные ВАХ транзистора при различных Ib Рис.
5685. Разработка стенда для исследования усилителя по схеме с общим эмиттером, коллектором 166.56 KB
  В данной дипломной работе рассмотрен усилитель с общим эмиттером, коллектором как с логической, так и с физической точек зрения. Целью работы является анализ схемотехнических решений устройств для исследований работы усилителя, рассмотрение принципов работы, разработка структурная и принципиальная схемы устройства, изготовление макета.
1966. Схема для подбора сопротивлений при работе однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе в линейном режиме 24.63 KB
  Нарисуйте основные характеристики транзисторов при включении с общим эмиттером. Каковы основные преимущества и недостатки транзисторов по сравнению с электронными лампами Какие марки транзисторов вы знаете Литература : Федотов Я.
5464. Проектирование усилителей переменного тока 1.61 MB
  Настоящая работа посвящена проектированию избирательного RC усилителя на базе операционного усилителя ОУ. Обзор литературы по усилителям мощности Проектирование усилителей переменного тока начинается с составления структурной схемы.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.