Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Підсилювач низької частоти
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Автоматика і телемеханіка
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Пояснювальна записка до курсового проекту
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Група:
ІБ-33
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра „Автоматика і телемеханіка”
Пояснювальна записка
до курсового проекту з навчальної дисципліни :
“Електроніка та мікросхемотехніка”
Тема : Підсилювач низької частоти
Зміст
Вступ
Технічне завдання………………………………………………………….. 7
Розрахунок електричної принципової схеми………………………….. 8
2.1. Розрахунок безтрансформаторного вихідного каскаду підсилення потужності…….……………………………………………………………….. 8
2.1.1. Нелінійні спотворення в підсилювачах на транзисторах………… 12
2.2. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером…16
2.3. Розрахунок витокового повторювача…………………………………..………………………………21
2.4 Розрахунок площі радіаторів вихідних транзисторів……………………………………………………………………26
Список використаної літератури………………………….……………26
Додаток…………………………………………………………………………27
Вступ
Електронні підсилювачі низької частоти (ПНЧ) призначені для підсилення сигналів змінного струму, частоти яких лежать в інтервалі від низької частоти fн до якоїсь верхньої частоти fв. Вони використовуються в різноманітних за призначенням технічних пристроях, що розрізняються за смугою робочих частот, за характером навантаження та умовами застосування.
Особливості ПНЧ, вимоги до їхніх показників багато в чому визначаються характером навантаження й умовами їхнього застосування. Навантаження в переважній більшості випадків носять комплексний характер, будучи електромагнітним або електростатичним пристроєм. Умови застосування ПНЧ визначають діапазон змін температур навколишнього середовища, у якому підсилювач повинний зберігати повну працездатність. Коло вимог до ПНЧ із досить широкою смугою робочих частот зв'язаний, в основному, з інтервалом робочих частот, у межах якого корисний сигнал повинен підсилюватися з припустимими частотними і нелінійними спотвореннями. ПНЧ із вузькою або фіксованою робочою частотою призначені, в основному, для роботи на демодулятори або двофазні індукційні двигуни. Основні вимоги до таких підсилювачів зв'язані з фазо-частотною характеристикою. Однак відзначені особливості ПНЧ не виключають загального підходу до проектування.
Розглянуті підсилювачі характеризуються різними конструктивними й енергетичними показниками. До перших можна віднести масу і габарити, виділення тепла, стійкість до механічних та інших впливів. До енергетичних варто віднести показники, що характеризують режим роботи транзисторів, властивості підсилювачів стосовно сигналу змінного струму. Найважливішими з них є коефіцієнт підсилення за напругою (струмом, потужністю), його стабільність, смуга робочих частот, коефіцієнт частотних спотворень, кут зсуву фази між вхідним і вихідним сигналом, вхідний і вихідний опір, коефіцієнт нелінійних спотворень. Про такі показники ПНЧ можна сказати наступне: якщо в підсилювачі не передбачені спеціальні методи стабілізації, то його коефіцієнт підсилення може змінитися в широких межах через великий технічний розкид параметрів транзисторів.
Транзисторні підсилювачі мають порівняно невелику верхню граничну частоту підсилення, якщо у вихідному каскаді використаний потужний транзистор. Разом з комплексними ланцюгами зв'язку це приводить до значних частотних спотворень підсилювального сигналу. Нелінійність вольт-амперних характеристик транзистора є джерелом великих нелінійних спотворень на виході підсилювача. Фізичні властивості транзистора як підсилювального елемента визначають низький вхідній і високий (при роботі транзистора в активній області ) вихідний опір підсилювального каскаду.
Для оцінки можливості використання таких транзисторних підсилювачів зіставимо основні параметри з вимогами, що до них часто висуваються. Підсилювач зв'язаний вхідним ланцюгом із джерелом сигналу, що не допускає , як правило, скільки-небудь значних навантажень за струмом. Це змушує шукати шляхи збільшення вхідного опору транзистора в десятки, сотні і тисячі разів . Вхідний ланцюг підсилювача передає підсилений сигнал у навантаження. У багатьох випадках зручно подавати живлення в навантаження або від джерела струму (внутрішній опір підсилювача прямує до нескінченності), або від джерела напруги (внутрішній опір підсилювача близько до нуля). Інакше кажучи, однієї з практичних задач при проектуванні підсилювача є зміна його вхідного опору. Вимоги підвищення точності роботи системи в різних кліматичних пристроях змушують стабілізувати коефіцієнт підсилення. У підсилювачах, що працюють у радіотехнічних системах, завжди тверді вимоги пред'являються до частотних спотворень, а в підсилювачах системи автоматики, що керують двигунами змінного струму, до зменшення фазового зсуву. Звичайно, без спеціальних заходів, транзисторні підсилювачі не задовольняють цим вимогам.
Таким чином, умови застосування транзисторних підсилювачів у різних електронних пристроях намічають визначену спрямованість у зміні властивостей ПНЧ. Ці задачі ускладнюються вимогами збереження працездатності підсилювача в широкому температурному діапазоні оточуючого середовища.
Розвиток підсилювачів нерозривно пов'язаний з появою й удосконалюванням підсилювальних елементів - спочатку ламп, потім транзисторів, інтегральних схем та інших електронних приладів, що підсилюють електричні сигнали.
Лампова підсилювальна техніка стала розвиватися в результаті появи в 1904р. вакуумного діода, винайденого американським інженером Флемінгом, і особливо після винаходу Форестом у 1907р. вакуумного тріода.
У розвиток теорії і техніки підсилювачів внесли свій внесок і вітчизняні фахівці. Так, у 1910р. В.І. Коваленков створює підсилювач на тріоді, а в 1915р. демонструє на всеросійському з'їзді інженерів - електриків перші у світі макети телефонних підсилювачів для міжнародного зв'язку, що виявилися кращими серед аналогічних підсилювачів, запропонованих фахівцями з інших країн. Підсилювачі, розроблені В.І. Коваленковим, були використані в 1922р. на телефонній лінії між Москвою і Ленінградом, а в 1931р. - між Москвою і Кузбасом.
У 1918р. була заснована Нижньогородська радіолабораторія, керована М.А. Бонч - Бруєвичем, що освоїла випуск малопотужних підсилювальних, а також малопотужних генераторних ламп, використовуваних, відповідно в радіоприймальній і радіопередавальній апаратурі. Молодий співробітник радіолабораторії О.В. Лосєв відкрив у 1922р. властивість кристалічного детектора підсилювати і генерувати електричні коливання. Роботи О.В. Лосєва, безсумнівно сприяли винаходові в майбутньому транзистора. У 1925р. А.И. Берг розробив теорію лінеаризації лампових характеристик, створив основи методики інженерного розрахунку підсилювачів. У першій великій монографії А.И. Берга "Основи радіотехнічних розрахунків підсилювачів" докладно аналізував усі відомі в той час лампові каскади. Подальший розвиток теорії і розрахунку підсилювачів було відбито в роботі М.Т. Марка "Підсилювачі низької і високої частоти (розрахунок і проектування)" і "Підсилювачі низької частоти".
Різкий стрибок у покращенні показників підсилювачів відбувся в результаті застосування в них від’ємного зворотного зв'язку, який був запропонований в 1927р. американським інженером Х. Блеком.
В другій половині 30-х років починають створюватися широкосмугові підсилювачі гармонічних та імпульсних сигналів, призначені для телебачення, радіолокації і т.д. Значне місце в розробці таких підсилювачів займають роботи Г.В. Брауде, а також О.Б. Лур'є, що запропонував проведення їхнього аналізу і розрахунку на основі використання перехідних характеристик.
Транзисторна підсилювальна техніка одержала можливість свого розвитку після винаходу в 1948р. американськими вченими Дж. Бардін, У. Браттейном і У. Шоклі триелектродного напівпровідникового підсилювального елемента - транзистора, що став швидко витісняти електронну лампу з радіотехнічних пристроїв . Великий внесок у розвиток теорії підсилювачів внесли такі вчені як
Х. Найквест, а також Р. Борде, перу якого належить відома монографія "Теорія ланцюгів і проектування підсилювальних пристроїв зі зворотним зв'язком".
Визначену роль у розвитку теорії і практики підсилювачів зіграли роботи вітчизняних учених Г.С. Цикіна, Г.В. Войшвілло, С.Н. Кризі , Н.Л. Безладнова, А.Г. Муродяна й інші .
60-ті роки нинішнього сторіччя ознаменувалися створенням лауреатами Нобелівської премії академіками Н.Г. Басовим і А.М. Прохоровим квантових підсилювачів, здатних працювати в радіодіапазоні. Ці підсилювачі стали застосовувати в оптичних системах, системах зв'язку, космічних системах радіолокації, медичній техніці і т.д. У цей же період були продовжені (початі ще в 1945р.) роботи зі створення більш досконалої апаратури для систем передачі з використанням кабельних ліній. Пізніше за розробленою (у період з 1945 до 1960р.) апаратурою на 24 і 60 телефонних каналів до 1960р. було розроблено і впроваджене устаткування більш складної системи ДО-1920 (на 1920 каналів), що дозволяють передавати поряд з телефонними сигналами і телепрограми. Ця система мала спектр робочих частот 312 - 8524 КГц по однополосному способі. Надалі був створений удосконалений варіант цієї системи ДО-1920У.
В апаратурі систем передачі немаловажна роль приділяється лінійним підсилювачам, що входять у її склад, а так само пристроям автоматичного регулювання посилення й амплітудно-частотної корекції.
Згодом була створена система ДО-3600 ( на 3600 каналів ), що працює в діапазоні частот 0,8. . 18 МГц. У свій час була розроблена апаратура системи ДО-5400 зі смугою частот до 30 МГц і система ДО-10800 ( на 10800 каналів ).
Прагнення до подальшого удосконалювання підсилювальної техніки, поліпшенню її показників, привело наприкінці 60-х років до створення підсилювачів на основі інтегральної (планарної) технології. Підсилювачі, виконані за допомогою цієї технології, мають малі габарити й енергоспоживання, мають високу надійність, з хорошими економічними і якісними показниками. У розробку методів аналізу і розрахунку підсилювачів з використанням інтегральних мікросхем внесли значний вклад роботи таких учених, як Л. Хюлсман, Дж. Греш, Р. Відлар, Дж. Ленк, І. Дістав. З вітчизняних фахівців у цій області можна відзначити роботи В.А. Шило, А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбер, А.Г. Остапенко, Д.Е. Полиннікова.
В останні роки швидкими темпами розвивається оптоелектроніка, що представляє розділ науки і техніки, що поєднує як оптичні , так і електронні явища, зі створенням на цій основі різних приладів, схем і систем. Зокрема , усе ширше використовуються волоконно-оптичні системи зв'язку, до складу яких входять і підсилювальні пристрої . Помітну роль у розвитку технічного прогресу взагалі і підсилювальної техніки зокрема зіграло створення ЕОМ. Машинне проектування електронних схем, у тому числі й електронних підсилювачах, являє собою порівняно нову область науки і техніки - схемотехнічне проектування.
Спочатку ЕОМ використовували для одержання оптимальних результатів роботи підсилювальних елементів, основних параметрів і характеристик, зокрема амплітудно - частотних характеристик і фазо - частотних характеристик. Згодом за допомогою ЕОМ стали вирішуватися задачі синтезу, у тому числі і коригувальних LCR - елементів у ланцюгах міжкаскадних зв'язків, у ланцюгах зворотного зв'язку, а також у частотно-формуючих ланцюгах на вході і виході підсилювача.
Із широким застосування інтегральних схем машинне проектування мікроелектронних пристроїв прийняло форму системи автоматизованого проектування.
1. Технічне завдання
Спроектувати підсилювач низької частоти, який відповідає заданим параметрам:
потужність на навантаженні Рн= 3 Вт;
частотні спотворення на низьких частотах Мн= 3 дб;
частотні спотворення на високих частотах Мв= 3 дб;
вхідна напруга Евх= 2 мВ;
опір джерела сигналу Rдж= 40 кОм;
нижня робоча частота fн= 100 Гц;
верхня робоча частота fв= 12 кГц;
опір навантаження Rн= 5 Ом;
коефіцієнт гармонік Кг= 3%;
діапазон регулювання напруги Dр= 20 дб;
температура оточуючого середовища Тос= (+10 : +60)0С.
Розрахунок електричної принципової схеми
2.1. Розрахунок безтрансформаторного вихідного каскаду підсилення потужності
Рис.1 Схема безтрансформаторного вихідного каскаду підсилення потужності
Визначимо значення напруги джерела живлення підсилювача потужності
,
де – напруга насичення вихідного транзистора, переважно для потужних транзисторів .
Приймаємо напругу живлення каскаду з врахуванням нормалізованого ряду напруг живлення 15В.
Максимальний струм колектора вихідних транзисторів:
.
Максимальне амплітудне значення напруги на навантажені
.
Максимальна потужність, яка розсіюється на колектора вихідних транзисторів
Гранична частота підсилення транзисторів в схемі з спільним емітером
Отже виберемо вихідні транзистори типу КТ815А з параметрами:
Розраховуємо значення резисторів R3 і R4
Приймаємо R3 = R4=1кОм , резистор С2-33Н-0,125-1кОм ±5%
Визначаємо 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 VT1,VT2 – транзистор типу KT 503 А, а транзистор VT3 – типу KT 502 А , які мають такі електричні параметри:
КТ 503 А (n – p – n) KT 502 A (p – n – p)
Розраховуємо струм бази транзистора VT2
.
Визначаємо амплітудне значення напруги на вході транзистора VT2
.
Розраховуємо значення опору резистора
.
Приймаємо Rк1=1,2кОм , резистор С2-33Н-0,125-1,2 кОм ±5%.
Знаходимо значення струму колектора транзистора VT1 в режимі спокою
.
Розраховуємо значення вхідного опору першого каскаду
де ;
об’ємний опір бази транзистора. Для кремнієвих транзисторів
де - емітерний опір транзистора VT1, .
Приймаємо , резистор С2-33Н-0,125-100 Ом ±5%
Еквівалентний опір навантаження каскаду на VT1
Визначаємо коефіцієнт підсилення першого каскаду на транзисторі VT1
Визначаємо коефіцієнт підсилення вихідного каскаду на транзисторах VT2-VT5, який зібраний за схемою квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах
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 R2 з наступної умови
Розраховуємо значення резисторів подільника напруги
Приймаємо R2= 2кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-2 кОм ±5%.
Приймаємо R1 = 20кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-20кОм ±5%.
Еквівалентний опір базового подільника напруги
Еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням базового подільника напруги
Обчислимо опори захисту ,
Приймаємо типу С5 – 16 – 2 – 5,1Ом ±5%
Визначаємо вихідний опір підсилювача
Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між розділювальними конденсаторами С1 і С2 таким чином: Мн1(дб)=0,2дб, а Мн2(дб) =1,5 дб. Тоді коефіцієнти частотних спотворень на низьких частотах у відносних одиницях будуть складати
Розраховуємо значення ємностей розділювальних конденсаторів
Приймаємо С1=5мкф, конденсатор типу К50 - 16 -16В - 5мкф.
Приймаємо С2= 500мкф, конденсатор типу К50 – 16 -16В - 500мкф.
Діоди VD1÷VD3 призначені для забезпечення термокомпенсованого зміщення квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах. Напруга зміщення для такої схеми повторювача повинна складати і формується за рахунок спадів напруг на діодах VD1÷VD3, які ввімкнені в прямому напрямку. Вибираємо кремнієві діоди типу Д223C для яких:
2.1.1. Нелінійні спотворення підсилювача потужності
При розрахунку коефіцієнта гармонік переважно користуються спрощеними способами гармонічного аналізу, який дає достатню для практичних цілей точність і не вимагає побудови залежності вихідного струму від часу. Найбільш розповсюдженим є метод п’яти ординат, який називають також методом Клина за прізвищем його автора.
Якщо залежність вихідного струму від е.р.с. джерела сигналу, який змінюється за гармонічним законом, нелінійна, то вихідний струм в загальному випадку буде містити постійну складову, першу і ряд вищих гармонік. Таким чином, завданням гармонічного аналізу є визначення коефіцієнтів розкладу в ряд Фур’є: Іср, І1m, І2m, І3m, І4m.
Рис.2. Сімейство вихідних характеристик і навантажувальна пряма вихідного каскаду в схемі з спільним емітером для транзистора типу КТ815А
Рис.3. Вхідна характеристика транзисторів КТ815А.
Розрахунок гармонічних складових вихідного струму, які потрібні для визначення коефіцієнта гармонік транзисторного підсилювального каскаду здійснюють за наскрізною характеристикою. Наскрізна динамічна характеристика змінного струму є залежністю вихідного струму підсилювального елементу від е.р.с. джерела вхідного кола при наявності у вихідному колі опору навантаження.
В підсилювальних каскадах на біполярних транзисторах нелінійні спотворення виникають як у вхідному, так і в вихідному колах, тому наскрізна динамічна характеристика підсилювального каскаду дає можливість визначити нелінійні спотворення, які вносяться сумісними діями нелінійності вхідного і вихідного кіл. Для побудови наскрізної динамічної характеристики використовують навантажувальну пряму змінного струму (рис.2) і вхідну характеристику транзистора (рис.3). Для кожної точки перетину навантажувальної прямої з статичними вихідними характеристиками знаходять значення вихідного струму Ік і для відповідних значень вхідного струму Іб за вхідною статичною характеристикою визначають відповідні значення вхідних напруг Uбе. Потім для кожної з цих точок визначають е.р.с. джерела вхідного сигналу
де – опір джерела сигналу транзистора для змінного струму.
Таблиця 1
№
Iк , мА
Іб, мА
Uбе, В
1
80
1
0,64
0,69
2
240
5
0,79
1,04
3
440
10
0,86
1,36
4
640
15
0,90
1,65
5
840
20
0,93
1,93
6
1040
25
0,96
2,21
7
1220
30
0,97
2,47
8
1360
35
0,99
2,74
Рис.4. Визначення гармонічних складових колекторного струму методом п’яти ординат за наскрізною динамічною характеристикою
Знайдені таким чином точки із значеннями Ік і Едж наносять у відповідних координатах і, з’єднавши їх плавною кривою, отримують наскрізну динамічну характеристику змінного струму для певного значення опору джерела вхідного сигналу .
Розрахунок гармонічних складових вихідного струму, які потрібні для визначення коефіцієнта гармонік транзисторного підсилювального каскаду здійснюють за наскрізною характеристикою методом п’яти ординат наступним чином. На наскрізній характеристиці (рис.4) відмічають п’ять точок, які відповідають: розрахунковій амплітуді е.р.с. джерела сигналу Ес.m, половині амплітуди е.р.с. джерела сигналу 0,5Ес.m, точці спокою (при відсутності сигналу е.р.с.), половині від’ємної півхвилі е.р.с. сигналу – 0,5Ес.m, від’ємній амплітуді е.р.с. джерела сигналу – Ес.m. Значення вихідного струму в цих п’яти точках позначають відповідно через: Іmax, І1, І0, І2, Іmin; тоді амплітуди першої, другої, третьої, четвертої гармонік вихідного струму І1m, І2m, І3m, І4m і постійну складову можна знайти, використовуючи наступні вирази
Правильність обчислення знайдених струмів можна перевірити за формулою
Підставляючи знайдені значення струмів І1m, І2m, І3m, І4m в формулу для коефіцієнта гармонік, розраховуємо його значення
Визначаємо крутизну вихідного транзистора S
Отже маємо
2.2. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним
емітером
Рис.5. Схема підсилювального 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 Приймаємо
Задаємося спадом напруги на емітерному резисторі і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду
Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду
Значення напруги живлення вибираємо з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. Приймаємо Ек=10В.
Вибираємо транзистор типу KT503А.
Розраховуємо значення емітерного резистора
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском .
Приймаємо Rе=2 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-2 кОм ±5%.
Розраховуємо значення колекторного резистора
Приймаємо Rк=3 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-3 кОм ±5%.
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і
Приймаємо R2=20 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-20 кОм ±5%.
Приймаємо R2=51 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-51 кОм ±5%.
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 температурі Т0=20о С для транзистора типу КТ503А .
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
Вважаємо, що такий приріст струму колектора в режимі спокою забезпечить достатню температурну стабільність каскаду за постійним струмом 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 n-p переходу (при Тос=20оС ).
Дифузійний опір бази транзистора
Визначаємо загальний опір бази транзистора ,
де – об’ємний опір бази, для кремнієвих транзисторів
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. Приймаємо Rг=200Ом.
Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з урахуванням 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.
Приймаємо, що сумарний рівень частотних спотворень каскаду 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,
Приймаємо С1 = 5 мкф, конденсатор типу К50-16-16В- 5 мкф.
– 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
Приймаємо Се = 100 мкф, конденсатор типу К50-16-16В - 100 мкф
2.3. Розрахунок витокового повторювача напруги
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.6. Схема вхідного каскаду на польовому транзисторі
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, яка залежить від значення струму стоку. Переважно напруга насичення для малопотужних польових транзисторів складає Приймаємо
Визначаємо напругу живлення першого каскаду
.
Приймаємо Ек = 10 В.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
Вибираємо тип польового транзистор типу КП302А, який має такі електричні параметри: S =7мА/B; Іс.max = 8 мА; Із<10 нА; Uвід =2,5B; Uсв=20B; rсв=20 кОм; Сзв =20 пФ; Сзс =8 пФ; Рс.доп =300 мВт.
Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку
Приймаємо =5,1 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125-5,1 кОм ±5%.
Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора
Визначаємо напругу на затворі в режимі спокою
Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови . Приймаємо і розраховуємо значення опорів резисторів подільника
Приймаємо R2=1,8 МОм, резистор типу С2-33Н-0,125-1,8 МОм ±5%.
Приймаємо R1=3,3 МОм, резистор типу С2-33Н-0,25-3,3 МОм ±5%.
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 вносить ємність конденсатора С1.,
Приймаємо С1 = 0,02 мкф, конденсатор типу КМ-6-Н90-25В - 0,022 мкф.
– коефіцієнт частотних спотворень, які вносить ємність конденсатора С2.,
Приймаємо С2 = 10 мкф, конденсатор типу К50-16-12 В - 10 мкф.
2.4. Розрахунок площі радіаторів вихідних транзисторів
Для забезпечення нормального температурного режиму транзистори VT7 і VT8 розміщуються на радіаторах. Обчислимо площу поверхні радіатора для одного транзистора
[cм2],
де - максимальна потужність, що розсіюється на колекторі кожного вихідного транзистора. В нашій схемі вона складає: ;
- максимальна температура оточуючого середовища, ;
- максимальна температура колекторного переходу транзистора, ;
- тепловий опір перехід-корпус транзистора КТ815А, складає .
Список використаної літератури
Цыкина А.В. Электронные усилители.- М.: Радио и связь, 1982.
Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот. Под ред. Н.Л. Безладнова. - М.: Связь, 1978.
Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - Киев: Вища школа, 1983.
Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981.
Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник. Под общей ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1982.
Резисторы. Справочник - Под ред. Четверткова И.И. - М.: Энергоиздат, 1981.
Справочник по электрическим конденсаторам. Под общей ред. Четверткова И.И. - М.: Радио и связь, 1983.
Конструирование и технология печатных плат. Под заглавием авторов: Жигалов А.Т., Котов Е.П. и др. - М.: Высшая школа, 1973.
Усатенко С.Т. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник. - К.: Техніка, 1986.
Додаток
06.02.2014 19:02-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора