Методичні вказівки з Електроніка та мікросхемотехніка. Робота № 510501

Перехід до торгівельного партнера Binance

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Комп’ютеризовані системи

Кафедра:

Автоматика і телемеханіка

Інформація про роботу

Рік:

2007

Тип роботи:

Методичні вказівки

Предмет:

Електроніка та мікросхемотехніка

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра „Автоматика і телемеханіка” МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до контрольної роботи з навчальної дисципліни „Електроніка та мікросхемотехніка” (частина ІІ) „Розрахунок типових вузлів електронних схем” для студентів стаціонарної форми навчання освітнього напряму:„Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління, ” 2007 – Львів 1. Підсилювачі змінного струму 1.1. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером Рис.1.1. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора . Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає Задаємося спадом напруги на емітерному резисторі і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. Розраховуємо значення емітерного резистора Номінальні значення розрахованих резисторів, переважно, вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском . Розраховуємо значення колекторного резистора Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою Задаємося струмом базового подільника напруги .і розраховуємо значення опорів резисторів і де – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища. Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги . Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора при зміні температури в заданому діапазоні . Для кремнієвих транзисторів де – значення некерованого струму колектора транзистора при певній температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС). Для германієвих транзисторів Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні де – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ/ oC). Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на де – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC). Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером за змінним струмом Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму де – температурний потенціал (при Тос=20оС ). Дифузійний опір бази Визначаємо загальний опір бази транзистора , де – об’ємний опір бази. Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за струмом де – опір колекторного переходу транзистора для схеми з спільним емітером, . Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму. . Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати де fн – нижня частота робочого діапазону частот, – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора Се, – вихідний опір какаду для схеми з спільним колектором де – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду . 1.2. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільним колектором (емітерного повторювача) Рис.1.2. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільним колектором Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора . Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає Визначаємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами: Розраховуємо значення опору емітерного резистора Номінальні значення розрахованих резисторів, переважно, вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском . Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою Задаємося струмом базового подільника напруги .і розраховуємо значення опорів резисторів і Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги . Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора при зміні температури в заданому діапазоні . Для кремнієвих транзисторів де – значення некерованого струму колектора транзистора при відомій температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС). Для германієвих транзисторів Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні де – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ/ oC). Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на де – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC). Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні. Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму де – температурний потенціал (при Тос=20оС ). Дифузійний опір бази Визначаємо загальний опір бази транзистора , де – об’ємний опір бази. Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за струмом Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму. де – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду . Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати де fн – нижня частота робочого діапазону частот, – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2. 1.3. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільним колектором з слідкуючим зв’язком Дано: Uвих.m, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб]. Рис.1.3. Схема повторювача напруги з слідкуючим зв’язком Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора . Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає Визначаємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами: Розраховуємо значення опору емітерного резистора Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском . Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою Задаємося струмом базового подільника напруги .і розраховуємо значення опорів резисторів і де – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища. Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги . Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора при зміні температури в заданому діапазоні . Для кремнієвих транзисторів де – значення некерованого струму колектора транзистора при певній температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС). Для германієвих транзисторів Розраховуємо значення додаткового резистора в колі бази де – допустима зміна постійної напруги на емітері транзистора при зміні температури. Приймаємо значення цієї напруги = (1÷2) В. Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму де – температурний потенціал (при Тос=20оС ). Дифузійний опір бази Визначаємо загальний опір бази транзистора , де – об’ємний опір бази. Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою Еквівалентний опір базового кола каскаду де rк – опір колекторного переходу транзистора, – еквівалентний опір додаткового резистора для змінного струму, який визначається Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу слідкуючого від’ємного зворотного зв’язку Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму. де – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду . Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати де fн – нижня частота робочого діапазону частот, – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С3. В залежності від значення ємностей і напруг, які прикладається розрахованих ємностей вибираємо відповідні типи конденсаторів С1, С2 і С3 . 1.4. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільною базою Дано: Uвих.m, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб]. Рис.1.4. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільною базою Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Приймаємо струм колектора транзистора в режимі спокою Задаємося мінімальним значенням напруги між колектором і емітером транзистора де – напруга насичення транзистора при максимальному значенні струму колектора транзистора . Для малопотужних транзисторів переважно Приймаємо спад напруги на резисторі .Для каскадів попереднього підсилення Спад напруги на опорі колекторного резистора повинен задовольняти вимогу – Записуємо вираз для напруги колекторного живлення Враховуючи вирази для і можемо отримати остаточний вирах для визначення напруги колекторного живлення Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: ,100В. При виборі типу транзистора повинні виконуватися наступні вимоги: Виходячи з умов забезпечення необхідного режиму за постійним струмом розраховуємо значення опорів резисторів у колі емітера і колектора Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою Задаємося струмом базового подільника напруги – Розраховуємо значення опорів резисторів базового подільника напруги де – некерований струм колекторного переходу транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища Тmin , . Еквівалентний опір базового подільника напруги Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму – об’ємний опір бази транзистора (; ). Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою де – коефіцієнт підсилення транзистора для схеми з спільною базою Коефіцієнт підсилення каскаду за струмом Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між усіма конденсаторами , переводимо частотні спотворення на низьких частотах у відносні одиниці і розраховуємо значення ємностей конденсаторів Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи. Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора при зміні температури в заданому діапазоні . Для кремнієвих транзисторів де – значення некерованого струму колектора транзистора при відомій температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС). Для германієвих транзисторів Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні де – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ / oC). Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на де – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC). Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні. Розрахунок каскадів попереднього підсилення на польових транзисторах з керуючим n-p переходом 1.5. Розрахунок каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним витоком Схема підсилювального каскаду в схемі з спільним витоком має великий вхідний опір і низький рівень шумів при роботі з джерелом сигналу в великим значенням внутрішнього опору. Рис.1.5. Схема каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним витоком Схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі в схемі з спільним витоком Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Задаємося значенням струму стоку транзистора в режимі спокою Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора . Знаходимо мінімальне значення напруги між витоком і стоком транзистора де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення струму стоку і типу транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного польового транзистора складає Визначаємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В. При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами: Вибираємо тип польового транзистора. Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском . Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора Визначаємо напругу зміщення на затворі в режимі спокою . Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови і розраховуємо опори резисторів подільника Визначаємо еквівалентний опір вхідного подільника напруги Розраховуємо значення резистора в колі стоку Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою , де – еквівалентний опір навантаження каскаду Визначаємо значення вхідної ємності каскаду Вхідний опір схеми має чисто ємнісний характер, а ємнісна складова вхідного опору буде дорівнювати Мінімальне значення повного вхідного опору каскаду Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. де fн – нижня частота робочого діапазону частот; – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора С1. – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора С2. де – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора Св, – вихідний опір каскаду для схеми з спільним стоком 1.6. Розрахунок каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним стоком Схема підсилювального каскаду в схемі з спільним стоком має значно більший вхідний опір ніж схема з спільним витоком. Цю схему часто називають також витоковим повторювачем напруги, оскільки її коефіцієнт підсилення за напругою менший від одиниці. Основна перевага схеми витокового повторювача напруги – це велике значення вхідного опору і мала вхідна ємність. Вплив вхідної ємності різко зменшується, особливо коли коефіцієнт підсилення за напругою прямує до одиниці Рис.1.6. Схема каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним стоком Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні Задаємося значенням струму стоку транзистора в режимі спокою Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора . Знаходимо мінімальне значення напруги між витоком і стоком транзистора де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення струму стоку і типу транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає Визначаємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В. При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами: Вибираємо тип польового транзистора. Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском . Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора Визначаємо напругу на затворі в режимі спокою . Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови і розраховуємо опори резисторів подільника Визначаємо еквівалентний опір вхідного подільника напруги Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою де – еквівалентний опір навантаження каскаду Визначаємо значення вхідної ємності каскаду Вхідний опір схеми має чисто ємнісний характер, а ємнісна складова вхідного опору буде дорівнювати Мінімальне значення повного вхідного опору каскаду Значення вихідного опору залежить від значення Rв, також від крутизни польового транзистора S Витоковий повторювач напруги не дозволяє отримувати таких низьких значень вихідного опору, як у емітерного повторювача напруги, але його вихідний опір не залежить від внутрішнього опору джерела вхідного сигналу. Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. де fн – нижня частота робочого діапазону частот, – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1. – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2. 1.7. Частотні спотворення в підсилювачах з резистивно-ємнісним зв’язком Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв’язком застосовуються найбільш часто, оскільки вони прості і компактні. Коефіцієнт підсилення за напругою і за струмом в області середніх частот залишаються сталими, і практично не залежить від частоти. Проаналізуємо частотні спотворення транзисторного каскаду попереднього підсилення в схемі з спільним емітером, який зображений на рис.1.6. Рис.1.7. Схема каскаду попереднього підсилення в схемі з спільним емітером В області низьких частот починають впливати ємності розділюючих конденсаторів Ср1 і Ср2, а також ємність конденсатора в колі емітера Се, спад напруги на якому впливає значення коефіцієнта підсилення каскаду за напругою. Для змінної складової струму Ср1 і Ср2 відіграють роль послідовних елементів подільника з частотно-залежним опором. Збільшення ж опору Се із зменшенням частоти викликає збільшення глибини послідовного від’ємного зворотного зв’язку за струмом, який зменшує підсилення, але одночасно збільшує вхідний опір. Якщо враховувати вплив тільки ємності конденсатора Ср2, то модуль коефіцієнта підсилення каскаду за напругою буде дорівнювати де – стала часу вихідного кола; Rвих – вихідний опір каскаду підсилення; Rн.екв – еквівалентний опір навантаження каскаду. Коефіцієнт частотних спотворень, який визначається впливом Ср2 . Збільшення значення ємності Ср2 при заданому значенні коефіцієнта частотних спотворень Мн2 викликає розширення смуги пропускання підсилювача в бік низьких частот. При заданому Мн2 для визначенні значення ємності Ср2 можна використати вираз Аналогічна дія і вхідного розділювального конденсатора Ср1 при умові, що , де – повний вхідний опір каскаду підсилення; Rг – опір джерела сигналу. Значення ємності вхідного розділюючого конденсатора Ср1 при заданому Мн1 визначаємо за допомогою виразу Коефіцієнт частотних спотворень за рахунок дії ємності Се де – стала часу емітерного кола транзистора Якщо заданий допустимий коефіцієнт частотних спотворень Мн.е, то значення ємності блокуючого конденсатора Се в колі емітера Результуючий коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, який враховує вплив конденсаторів Ср1, Ср2 і Се буде складати . Таким чином, зниження частотних спотворень в області низьких частот досягається збільшенням сталих часу вхідного, вихідного та емітерного кіл. Оскільки значення опорів, які входять у вирази для сталих часу переважно невеликі, то ємності конденсаторів, які розраховані згідно з розглянути виразів, для заданих значень Мн1, Мн2 і Мн.е досягають десятків і навіть сотень мікрофарад. За границями області середніх частот зменшення підсилення зумовлено зменшенням модуля коефіцієнта підсилення за струмом β, а також за рахунок збільшення шунтуючого впливу ємності Ск.е, яка ввімкнена паралельно навантаженню. Коефіцієнт частотних спотворень на високій частоті Мв.β за рахунок зміни β буде складати де - стала часу, яка практично збігається з середнім часом життя неосновних носіїв в базі. Коефіцієнт частотних спотворень на високій частоті, які вноситься за рахунок ємності Ск. буде дорівнювати де – стала часу розряду конденсатора Ск Результуюче значення коефіцієнта частотних спотворень на верхній частоті буде складати 2. Розрахунок транзисторних підсилювачів потужності 2.1. Розрахунок однотактного трансформаторного підсилювача потужності на транзисторі Дано: Рн, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб]. Рис.2.1. Схема однотактного трансформаторного каскаду підсилення потужності на транзисторі Визначаємо максимальну потужність для змінного струму, яка віддається каскадом , де – коефіцієнт корисної дії трансформатора Т2. Розраховуємо максимальну потужність, яка виділяється на колекторі транзистора Визначаємо граничну частоту підсилення транзистора в схемі ввімкнення з спільним емітером Вибираємо тип транзистора VT1. Розраховуємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: ,100В. Розраховуємо значення струму колектора транзистора в режимі спокою – коефіцієнт використання струму колектора транзистора – . Переважно коефіцієнт переважно знаходиться в межах – . – напруга насичення вихідних транзистора. Для потужних транзисторів переважно . Розраховуємо потужність, яку віддає каскад – коефіцієнт використання напруги живлення . Переважно цей коефіцієнт знаходиться в межах . – напруга на колекторі транзистора в режимі спокою (). Опір колекторного кола каскаду для змінного струму Потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення Максимальний коефіцієнт корисної дії двотактного каскаду підсилення потужності буде складати Максимальна потужність, яка виділяється на колекторі транзистора Розраховуємо коефіцієнт трансформації трансформатора Т1 Визначаємо струм бази транзистора у режимі спокою Вибираємо струм базового подільника напруги Задаємося спадом напруги на опорі резистора в колі емітера Розраховуємо значення резистора в колі емітера Розраховуємо значення опорів базового подільника напруги Еквівалентний опір базового подільника Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму де – температурний потенціал (при Тос=20оС ). Дифузійний опір бази Визначаємо загальний опір бази транзистора , де – об’ємний опір бази. Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між конденсаторами , переводимо частотні спотворення на низьких частотах у відносні одиниці і розраховуємо значення ємностей конденсаторів Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи. Будуємо динамічні вихідну і вхідну характеристики каскаду для змінного струму. Використовуючи вхідну і вихідну динамічні характеристики транзистора будуємо наскрізну характеристику вихідного каскаду , де . Використовуючи метод п’яти ординат з наскрізної характеристики знаходимо значення струмів і розраховуємо амплітудні значення струмів вихідного сигналу Правильність обчислення значень струмів перевіряємо за формулою Підставляючи знайдені значення струмів І1m, І2m, І3m, І4m в формулу для коефіцієнта гармонік, знаходимо розрахункове значення коефіцієнта гармонік вихідного сигналу Розраховуємо площу радіатора для транзистора де – максимальна температура переходу транзистора; – максимальна температура оточуючого середовища; – тепловий опір корпус-радіатор (оС/Bт); – тепловий опір перехід-корпус транзистора (оС/Bт). 2.2. Розрахунок двотактного трансформаторного підсилювача потужності на транзисторах Дано: Рн, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб]. Рис.2.1. Схема двотактного трансформаторного каскаду підсилення потужності на транзисторах Розраховуємо максимальну потужність, яка виділяється на колекторі одного транзистора двотактного трансформаторного каскаду Визначаємо граничну частоту підсилення транзисторів в схемі ввімкнення з спільним емітером Вибираємо тип транзисторів VT1 і VT2. Розраховуємо напругу живлення каскаду Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: ,100В. Визначаємо максимальну потужність, яка віддається каскадом , де – коефіцієнт корисної дії трансформатора Т2. Опір навантаження одного плеча підсилювального каскаду для змінного струму де – напруга насичення вихідних транзисторів. Для потужних транзисторів переважно . – напруга на колекторі транзисторів у режимі спокою (). Максимальне значення струму колектора транзистора Максимальна потужність, яку віддає каскад . Потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення Максимальний коефіцієнт корисної дії двотактного каскаду підсилення потужності буде складати Максимальна потужність, яка виділяється на колекторі одного транзистора Задаємося струмом спокою транзисторів Розраховуємо коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора Т2 Визначаємо струм бази транзисторів у режимі спокою Вибираємо струм базового подільника напруги Розраховуємо значення опорів базового подільника напруги Будуємо динамічні вихідну і вхідну характеристики каскаду для змінного струму. Використовуючи вхідну і вихідну динамічні характеристики вихідних транзисторів і будуємо наскрізну характеристику вихідного каскаду , де . Використовуючи метод п’яти ординат з наскрізної характеристики знаходимо значення струмів і розраховуємо амплітудні значення струмів вихідного сигналу Правильність обчислення значень струмів перевіряємо за формулою Підставляючи знайдені значення струмів І1m, І2m, І3m, І4m в формулу для коефіцієнта гармонік, знаходимо розрахункове значення коефіцієнта гармонік вихідного сигналу Розраховуємо площу радіатора для транзистора де – максимальна температура переходу транзистора; – максимальна температура оточуючого середовища; – тепловий опір корпус-радіатор (оС/Bт); – тепловий опір перехід-корпус транзистора (оС/Bт). 2.3. Розрахунок безтрансформаторного комплементарного каскаду підсилення потужності на транзисторах Дано: Рн, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб]. Рис.2.3. Схема безтрансформаторного комлементарного каскаду підсилення потужності на транзисторах Визначаємо максимальні амплітудні значення напруги і струму на навантаженні Розраховуємо напругу живлення вихідного каскаду підсилення потужності де – напруга насичення вихідних транзисторів. Для потужних транзисторів переважно . Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: ,100В. Визначаємо допустимі параметри вихідних транзисторів: Вибираємо тип вихідних транзисторів і записуємо значення їх електричних параметрів. Визначаємо амплітудне значення струму бази вихідного транзистора Розраховуємо амплітудне значення напруги на базі транзистора Розраховуємо значення колекторного опору транзистора Знаходимо струм колектора транзистора в режимі спокою Спад напруги на діодах і повинен забезпечувати зміщення транзисторів . В якості діодів вибираємо діоди, в яких прямий сумарний спад напруги при струмі дорівнює напрузі зміщення транзисторів , . Розраховуємо значення вхідного опору транзистора де – опір бази транзистора , ( – об’ємний опір бази транзистора , який залежить від матеріалу і конфігурації бази – ); – дифузійний опір емітера транзистора – де – дифузійний опір бази транзистора – . Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою Розраховуємо сумарний опір бази транзистора де . Приймаємо значення опорів резисторів Визначаємо еквівалентний опір навантаження підсилювального каскаду на транзисторі Розраховуємо коефіцієнт підсилення першого каскаду на за напругою Визначаємо коефіцієнт підсилення за напругою вихідного каскаду підсилення потужності на транзисторах і Сумарний коефіцієнт підсилення за напругою всього підсилювача буде складати Еквівалентний вхідний опір всього підсилювача з врахуванням впливу опору Вихідний опір всього підсилювача де – опір емітерного переходу транзистора ( ). Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між усіма конденсаторами , переводимо частотні спотворення на низьких частотах у відносні одиниці і розраховуємо значення ємностей конденсаторів Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи. Використовуючи вхідну і вихідну динамічні характеристики вихідних транзисторів і будуємо наскрізну характеристику вихідного каскаду , де . Використовуючи метод п’яти ординат з наскрізної характеристики знаходимо значення струмів і розраховуємо амплітудні значення струмів вихідного сигналу Правильність обчислення значень струмів перевіряємо за формулою Підставляючи знайдені значення струмів І1m, І2m, І3m, І4m в формулу для коефіцієнта гармонік, знаходимо розрахункове значення коефіцієнта гармонік без врахування дії внутрішнього зворотного зв’язку Використовуючи таблицю для побудови наскрізної характеристики розраховуємо крутизну вихідних транзисторів і визначаємо значення коефіцієнта нелінійних спотворень каскаду з урахуванні дії внутрішнього від’ємного зворотного зв’язку Розраховуємо площу радіатора для транзистора де тепловий опір корпус-радіатор, - тепловий опір перехід-корпус транзистора. 2.4. Розрахунок безтрансформаторного квазікомплементарного вихідного каскаду підсилення потужності на складових транзисторах Рис.2.4. Схема безтрансформаторного квазікомплементарного каскаду підсилення потужності на транзисторах Визначимо напругу джерела живлення підсилювача – напруга насичення вихідного транзистора, переважно для потужних транзисторів (1÷2) В. Приймаємо напругу живлення каскаду з врахуванням нормалізованого ряду напруг живлення: ,100В. Максимальний струм колектора вихідних транзисторів: Максимальне амплітудне значення напруги на навантажені Максимальна потужність, яка розсіюється на колекторі вихідного транзистора Гранична частота підсилення вихідних транзисторів в схемі з спільним емітером Вибираємо типи вихідних транзисторів і отримуємо їх електричні параметрами: Розраховуємо площу радіатора для відведення тепла для одного з вихідних (VТ4 або VТ5) транзисторів де – максимальна температура переходу транзистора; – максимальна температура оточуючого середовища; – тепловий опір корпус-радіатор (оС/Bт); – тепловий опір перехід-корпус транзистора (оС/Bт). Розраховуємо значення резисторів R3 і R4 Визначаємо значення опору в колі емітера транзистора VT2 для змінного струму Розраховуємо амплітудне значення струму колектора, яке повинен забезпечити транзистор VT2 Визначаємо максимальне амплітудне значення вихідної напруги цього транзистора Потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора Вибираємо типи транзисторів VT1, VT2 і VT3 і отримуємо їх електричні параметри: Розраховуємо струм бази транзистора VT2 Визначаємо амплітудне значення напруги на вході транзистора VT2 Розраховуємо значення опору резистора Знаходимо значення струму колектора транзистора VT1 в режимі спокою Розраховуємо значення вхідного опору першого каскаду де – емітерний опір транзистора VT1, приймаємо – опір емітерного переходу транзистора VT1 – (, де ). Еквівалентний опір навантаження каскаду на VT1 Визначаємо коефіцієнт підсилення першого каскаду на транзисторі VT1 де – вихідний опір попереднього каскаду або внутрішній опір джерела сигналу. Визначаємо коефіцієнт підсилення вихідного каскаду на транзисторах VT2-VT5, який зібраний за схемою квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах де і - амплітудні значення напруг база-емітер транзисторів VT2 і VT4 відповідно, які відповідають змінам їх базових струмів при номінальному значенні вихідної потужності. Визначаємо сумарний коефіцієнт підсилення за напругою всього підсилювача Розраховуємо коло зміщення транзистора VT1. Для цього спочатку знаходимо струм бази транзистора VT1 в режимі спокою Приймаємо струм подільника напруги на резисторах R1 і R

Методичні вказівки Електроніка та мікросхемотехніка

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись

Інформація про навчальний заклад

Інформація про роботу

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Коментарі

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Оголошення від адміністратора

Admin

Вхід на сайт

Поскаржитися на роботу