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. Т ехническое задание Спроектировать электронное устройство, учитывая параметры, приведенные в техническом задании (пример):
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:
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: I п 12 = 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:
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 I п9 =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:
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: 1718; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |