Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Расчет выходного элемента оконечного каскада




К курсовой работе

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

на тему «Расчет усилителя мощности»

вариант 1041

 

 

Выполнил:

студент группы ЭЭбзу-15-1

МининВ.А.

Проверила:

ассистент каф. КС

Сидорова А. Э.

 

Дата защиты_____________ Оценка___________

 

 

Тюмень 2016

Содержание

1.Техническое задание
2.Возможная область применения усилителя мощности
3.Расчет элементов оконечного каскада
4.Расчет повторителя на транзисторах VT7, VT8
5.Карты режимов
6.Спецификация элементов
7.Технология производства и изготовления печатных и монтажных плат
8.Список использованных источников

 

 


 

1. Техническое задание

Спроектировать электронное устройство, учитывая параметры, приведенные в техническом задании (пример):

вариант ФИО Pвых [вт] Rн[Ом] Кf % Uбэнач мах[в] Uвх[в]
Минин Владимир Алексеевич 1,33 17,09 0,0567 0,833 0,0445

 

2. Возможная область применения усилителя мощности

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т.д.

Электронные усилители широко используются в биологических и медицинских исследованиях как составные части многих измерительных и регистрирующих приборов для повышения их чувствительности. Такая необходимость возникает, в частности, при измерении и регистрации биоэлектрической активности органов и тканей на осциллографах. Усилители применяются в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) — прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот (обычно от 16 до 20 000 Гц, в специальных случаях — до 200 кГц). Может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств — телевизоров, музыкальных центров, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиотрансляционной сети и т. д.

Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации, а так же в автоматике.




 

Принципиальная электрическая схема выходного оконечного каскада:

 

Выбор режима работы.

 

Выбор режима работы.

Выбор режима «А» несет в себе небольшие нелинейные искажения по сравнению с другими режимами работы, хотя КПД усилителя мощности в этом режиме небольшой примерно 30-45 %. В то время как режим «В» обеспечивает чрезмерно большие нелинейные искажения, вызванные наличием нелинейного участка в начале входной вольтамперной характеристики. КПД режима «В» составляет 50-60 %.

Расчет будем вести в режиме «А».

1. Определяем амплитудные значения тока и напряжения на нагрузке:

 

= =1,888(A)

= (B)

2. Определим максимально допустимую мощность рассеивания на транзисторах VT12, VT13:

= 19,025(Вт),

где ηА – КПД, равный 35 - 40%. Поскольку в режиме «А» предельный КПД составляет 50%, а реальный не выше 35 - 40%.

3. Определим UКЭ12=UКЭ13:

= = 21,154 (В),

где U0 - запас, исключающий попадание рабочей точки в область насыщения, для различных типов транзисторов колеблется в пределах 0,5 - 3 В, для маломощных транзисторов можно выбирать в пределах 1-2 В;

КПΣ - коэффициент передачи всего усилителя мощности. Практически значение КПΣ находится в пределах 0,7-0,9, в зависимости от величины нагрузки. При нагрузках ниже 5-10 Ом следует принимать меньшее значение.

Принимаем U0 = 1 (В), КПΣ = 0,8 и определяем UКЭ12=UКЭ13.

4. Определим величину напряжения источника питания

 

ЕК = 2·UКЭ12,13 + 2·Uзащ = 2·UКЭ12,13 + 2·UR41 = 2 = 44,108(В),

где Uзащ – падение напряжения на резисторе защиты (R41), можно принять в пределах 0,8 – 1 В.

Принимаем ЕК = 47 (В), в соответствии со стандартным рядом источников питания.

Пересчитываем значения напряжений коллектор-эмиттер транзисторов 12 и 13:

= = 22,6 (В)

5. Выбираем из справочника транзисторы VT13, VT12, соответствующие по мощности, току покоя и по верхней граничной частоте полосы пропускания, основные характеристики сводим в таблицу вида:

  Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin fгр, МГц Cк, пФ Iко, мА
VT12 2Т875B(т) n-p-n 80…250 20…120
VT13 2Т875B(т) n-p-n 80…250 20…120

 

Необходимо учитывать, что у выбираемых в качестве выходных транзисторов допустимое напряжение Uк доп должно соответствовать неравенству .

6. Определяем токи покоя и токи базы транзисторов VT12, VT13:

Iп12 = 0,5·IНМАХ + IН.У. = 0,5 1,888 + 0,015 = 0,959 (А),

где IН.У.- неуправляемая часть тока покоя, определяемая наличием теплового тока коллектора IK0 (определяется из справочных данных).

=5 3 = 0,015(А),

= = 0,01 (А),

= 0,959 + 0,01 = 0,969 (А),

= = 0,01 (А);

 

7. Определим значение резистора защиты Rз = R41, Значение резистора защиты Rз должно быть достаточно большим, чтобы ограничить на допустимом уровне величину тока через транзисторы VT12 и VT13 и в то же время снижений коэффициента полезного действия при введении Rз должно быть незначительным:

= = 0,885 (Ом),

где значение Uбэ12,13 дано в техническом задании.

Значение резистора Rз=R41 =0,91 (Oм) принимаем в соответствии с рядом Е24.

 

8. Определяем ток покоя транзисторов VT10:

=4 0,01 = 0,04(А)

9. Определяем постоянное напряжение UКЭ10,11:

=22,6 – 0,849 =21,751(В)

Определим мощность, рассеиваемую на транзисторах VT10, VT11:

PК10,11 = UКЭ10,11·Iп10 = 21,751 0,04 = 0,87(Вт)

10. Выбираем из справочника транзисторы VT10, VT11, соответствующие по мощности, току покоя и по верхней граничной частоте полосы пропускания, основные характеристики сводим в таблицу вида:

  Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin fгр, МГц Cк, пФ Iко, мА
VT10 2T875В(бт) n-p-n 80…250 20…120
VT11 2T876В(бт) p-n-p 80…250 20…120

11. Определим сквозной ток через транзисторы VT10, VT11:

 

=0,04 0,01 0,01 =0,02(А)

12. Определим токи покоя и токи базы транзисторов VT10, VT11

= =0,0004(А);

= 0,02 + 0,01 + 0,0004 = 0,03(А);

= =0,0003(А)

13. Определим ток покоя транзистора VT9:

Для обеспечения максимальных усилительных свойств транзистора VT9, можно принять значение Iп9=0,005А.

14. Определим напряжение на резисторе R34:

= 47 = 2,35(В)

15. Определим напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT9, при этом значение Uбэ можно принять равным 0,7 В для всех остальных транзисторов в данном устройстве:

= 47 22,6 0,9 0,7 2,35 = 20,45 (В)

16. Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT9:

=0,005 20,45 = 0,102(Вт)

17. Выбираем из справочника транзистор VT9, соответствующий по мощности, току покоя и по верхней граничной частоте полосы пропускания, основные характеристики сводим в таблицу вида:

  Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin fгр, МГц Cк, пФ Iко, мА
VT9 KT601A n-p-n 0,25 0,03 16…180

 

18. Определим сквозной ток и ток базы транзистора VT9

= 0,005 0,0003 = 0,0047 (А)

= = 6,25 (А)

19. Выбираем ток делителя . Пусть = 10 6,25 = 6,25 (А).

20. Определим значения сопротивлений в схеме и выберем резисторы в соответствии с рядом Е24:

= 0,959 + 0,01 = 0,969 (А)

= = 0,929 (Ом), 1 Ом, согласно ряду Е24

= 1 0,969 = 0,969 (В)

 

=0,969 + 0,01 =0,979 (А)

Пересчитаем значение сопротивления R41:

= =0,919(Ом),1 Ом, согласно ряду Е24

=1 0,979=0,979(В)

= 0,02 + 0,0004 + 0,0003 + 0,01 = 0,031 (А)

= = 56,419 (Ом), 56 Ом, согласно ряду Е24

 

(В) известно из технического задания.

= 0,02 + 0,0004 = 0,0204 (А)

= = 85,735 (Ом)82 Ом, согласно ряду Е24

(В) известно из технического задания.

 

= 0,005 (А)

= = 629,8 (Ом), 620 Ом, по ряду Е24

= = 0,676(В)

= 0,676 (В)

= 620 0,005 = 3,1 (В)

 

=0,005 + 6,25 + 0,0003=0,0054 (А)

= = 435,185 (Ом) 430 Ом, согласно ряду Е24

 

= 430 0,0054 = 2,322(В)

 

= 47 22,6 0,9 0,676 2,322 =20,502(В)

= 620 0,005= 3,1 (В)

 

= 0,005 + 0,0004 = 0,0054 (А)

= 47 22,6 0,9 0,676 3,1 = 19,724 (В)

 

= =3902,963(Ом),

принимаем R31<R32 1500 Oм < 2400 Oм

Пересчитываем значения сопротивления резисторов в соответствии с рядом Е24: R31+R32 = 3900 (Ом)

= 6,25 (А)

= 4835,2 (Ом), 4700 Ом, согласно ряду Е24

 

= 4700 6,25 2,322 = 0,616 (В)

 

= 6,25 6,25 = 6,875 (A)

= = 29901,091 (Ом),

принимаем R35<R39 13000 Oм < 17000 Oм

Пересчитываем значения сопротивления резисторов в соответствии с рядом Е24: R35+R39= 30000 (Ом)

21. Определим коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10÷VT13:

= =0,906

22. Проверим правильность выбранного значения UКЭ9 :

= ; 20,45 > 17,8

 

23. Определим коэффициент усиления предварительного каскада:

= = 1826,124;

где rб9 - объемное сопротивление базы, можно принять в пределах 200-400 Ом;

rЭ9 - сопротивление эмиттерного перехода, определяется следующим образом:

= = 4,938(Ом);

RВХ.П – входное сопротивление повторителя, входящего в состав усилителя мощности, определяется:

RВХ.П = 0,5·b10·b12·RН =0,5·100·100·8,54 = 42700 (Ом);

- эквивалентное сопротивление предварительного каскада, определяется:

= =15978,081(Ом)

24. Определим коэффициент усиления каскада в целом:

 

КУМ = К·КП = 1826,124·0,906 = 1654,468

25. Охватим каскад глубокой отрицательной параллельной обратной связью по напряжению.

Глубина обратной связи определяется как:

= = 62,5

где: К f0 - исходный коэффициент нелинейных искажений, равный 5%, т.е. Кf0=5.

Кf - заданный коэффициент нелинейных искажений,

Входное сопротивление транзистора VT9 определяется следующим образом:

Rвх.VT9=rб9+rэ9∙(1+β9) = 300 + 4,938∙ (1+80) = 699,978 (Oм)

Входное сопротивление выходного каскада без ООС определяется как:

RВХ.У.М = RВХ.VT9. || R30 || R35 = 583,991 (Ом)

Т.к. RВХ У.М.→R29 принимаем R29 равным входному сопротивлению выходного каскада, R29 = 620 (Ом) в соответствии с рядом Е24.

Определяем эквивалентное сопротивление:

RЭКВ = RВХ.У.М || R29 = 300,729 (Ом)

= = 0,037

Определяем сопротивление R38:

= = 7827,082 (Ом)

Из полученного выражения следует, что:

= = 0,037

Пересчитаем значение глубины обратной связи:

F= 1+βэкв·КУМ =1+0,037·1654,468 = 62,215

Определим коэффициент усиления выходного каскада с ООС:

=

При этом необходимо пересчить входное сопротивление усилителя мощности:

=629,748(Ом)

26. Определим входное напряжение усилителя мощности.

= =0,13(В)

27. Определим значение емкости конденсатора фильтра и выберем конденсатор в соответствии с рядом Е24:

= =0,82(мФ)

28. Определим значение емкости конденсатора С19 и выберем конденсатор в соответствии с рядом Е24:

= = 0,36(мФ)

29. Определим значение емкости конденсатора С20 и выберем конденсатор в соответствии с рядом Е24:

= = 0,51(мФ)

30. Определим значение емкости в цепи компенсации С22 и выберем конденсатор в соответствии с рядом Е24:

= = 0,15(мФ)

 


 





Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 18; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 107.22.60.105
Генерация страницы за: 0.103 сек.