Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
СІ
Кафедра:
Комп'ютеризовані системи автоматики
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра „Комп’ютеризовані системи автоматики”
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з навчальної дисципліни :
“Електроніка та мікросхемотехніка”
Підсилювач низької частоти
Львів – 2012
Зміст
Вступ………………………………………………………………...…….
Технічне завдання……………………………………………………
Розрахунок електричної принципової схеми…………….……….
2.1 Розрахунок першого каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільни емітером)___________________20
2.2 Розрахунок другого каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільним емітером)__________________24
2.3 Розрахунок третьго каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільним емітером)__________________24
2.4. Розрахунок витокового повторювача………….…………………
Розрахунок площі радіаторів вихідних транзисторів……….……
Список використаної літератури………………………………...….
Додаток……………………………………………………………….……
Вступ
Підсилювачі низької частоти (ПНЧ) – це пристрої, які призначені для підсилення неперервних періодичних сигналів, частотний спектр яких лежить в межах від десятків герц до десятків кілогерц. До підсилювачів низької частоти належать підсилювачі звукових частот, підсилювачі електричних коливань в межах частот, які можуть сприймаються людським вухом. Підсилювачі звукової частоти використовують в апаратурі радіомовлення, радіозв’язку, пристроях запису і відтворення звуку тощо. Свою назву підсилювачі низької частоти отримали на початку розвитку підсилювальної техніки, коли частоти первинних сигналів не перевищували кількох кілогерц (мова, музика, телеграфні сигнали), і в порівнянні з радіосигналами справді були низькими. Проте тепер цей термін не підходить для багатьох підсилювачів неперервних сигналів, оскільки частота останніх не є низькою. Наприклад, частота сигналів телевізійного зображення досягає 3-10 МГц, і підсилювачі цих сигналів звичайно називають відеосигналами. Сучасні ПНЧ виконуються переважно на біполярних і польових транзисторах в дискретному чи інтегральному виконанні. Призначення ПНЧ в результаті полягає в отриманні на заданому опорі кінцевого навантажувального пристрою необхідної потужності підсилюючого сигналу.
В якості джерела вхідного сигналу ПНЧ можуть використовуватись такі пристрої, як мікрофон, звукознімач, фотоелемент, термопара, детектор тощо. Типи навантажень також досить різноманітні. Це може бути: гучномовець, вимірювальний пристрій, записуюча головка магнітофона, осцилограф, реле тощо.
Більшість з перечислених вище джерел вхідного сигналу розвивають дуже низьку напругу. Подавати його безпосередньо на каскад підсилення не має змісту, оскільки при такій малій керуючій напрузі неможливо отримати значні зміни вихідного струму, і, відповідно, вихідної потужності. Тому, в склад структурної схеми підсилювача, крім вихідного каскаду, який віддає потрібну потужність корисного сигналу в навантаження, як правило, входять попередні каскади підсилення. Структурну схему ПНЧ можна зобразити у вигляді:
Основними технічними показниками ПНЧ є: коефіцієнти підсилення (по напрузі, струму і потужності), вхідний і вихідний опори, вихідна потужність, коефіцієнт корисної дії, номінальна вхідна напруга і рівень власних завад, а також показники, що характеризують нелінійні, частотні і фазові спотворення підсилювального сигналу.
1. Технічне завдання
Спроектувати підсилювач низької частоти, який відповідає заданим параметрам:
потужність на навантаженні Рн=20 Вт
частотні спотворення на низьких частотах Мн=3,5 Дб
частотні спотворення на високих частотах Мв=2,5Дб
вхідна напруга Евх=8 мВ
опір джерела сигналу Rдж=50 кОм
нижня робоча частота fн=80 Гц
верхня робоча частота fв15 кГц
опір навантаження Rн=5 Ом
коефіцієнт гармонік Кг=8 %
діапазон регулювання напруги Др=20 Дб
температура оточуючого середовища Тос=0÷+40 0С
2. 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 40 В
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
.
Вибираємо транзистори КТ819В з такими параметрами:
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e,
(β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ819В
3
15
-
1000
70
10,0
60
3
Розраховуємо значення резисторів R3 і R4
.
Приймаємо R3 = R4 , резистор С2-33-0,125-430 Ом ±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 типи транзисторів VT1, VT2 і VT3 , які мають такі електричні параметри:
VT1 і VT2 Транзистори кремнієві, провідність (n-p-n)
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e,
(β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ815А
3
40
60
50
40
1,5
10
10
VT3 Транзистор кремнієвий, провідність (p-n-p)
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e, (β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ814А
3
40
60
50
40
1,5
10
10
Розраховуємо струм бази транзистора VT2
Визначаємо амплітудне значення напруги на вході транзистора VT2
.
Розраховуємо значення опору резистора
Приймаємо Rк1=680 Ом , резистор С2-33-0,125 -680 Ом ±5%.
Знаходимо значення струму колектора транзистора VT1 в режимі спокою
Вибираємо =20мА
Розраховуємо значення вхідного опору першого каскаду
де
- об’ємний опір бази транзистора. Для кремнієвих транзисторів
де - емітерний опір транзистора VT1,
Приймаємо , резистор С2-33-0,125-82 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=1,2 кОм резистор типу С2-33-0,125-1,2 кОм ±5%.
Приймаємо R1 =13 кОм, резистор типу С2-33-0,125-13 кОм ±5%.
Еквівалентний опір базового подільника напруги
Еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням базового подільника напруги
.
Обчислимо значення опорів захисту ,
.
Приймаємо 1,8 Ом типу С5-35В-200-1,8 Ом±5%
Визначаємо вихідний опір підсилювача
Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між розділювальними конденсаторами С1 і С2 таким чином: Мн1(дб)=0,5дб, а Мн2(дб) =3 дб. Тоді коефіцієнти частотних спотворень на низьких частотах у відносних одиницях будуть складати
Розраховуємо значення ємностей розділювальних конденсаторів
Приймаємо С1=4,7 мкФ, конденсатор типу К73-17 .
Приймаємо С2=200 мкФ, конденсатор типу К50 – 16 .
В якості діодів VD1, VD2 і VD3 вибираємо діоди, які виготовлені з того ж матеріалу що і транзистори підсилювального каскаду, для яких при струмі І0к1 = Ід(1-3) пряма напруга приблизно дорівнює напрузі зміщення .
Диод
Uоб В
Iпр мА
Uпр/Iпр В/мА
Cд/Uоб пф/В
Ioб мкА
Д220Б
100
50
1,5/50
15/5
1
Розрахунок коефіцієнта гармонік.
Коефіцієнт гармонік розраховуємо для транзисторів VT4 та VT5 вихідного каскаду.
Маємо такі вхідні та вихідні характеристики транзистора КТ819В:
Задаємо опір еквівалентного генератора
№
, мА
, мА
, В
, В
1
10
858
0.76
0,93
2
20
1350
0.81
1,15
3
30
1728
0.85
1,36
4
40
2036
0.88
1,56
5
50
2306
0.92
1,77
6
60
2543
0.94
1,96
7
70
2758
0,96
2,15
8
80
2953
0,97
2,33
9
90
3135
1,0
2,53
10
100
3305
1,02
2,72
11
110
3465
1,04
2,91
3465 мА
3040 мА
2500 мА
1830 мА
858 мА
Знаходимо амплітудні значення гармонічних складових за формулами:
Крутизна характеристики:
2.2. Розрахунок першого каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільни 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 , при цьому використовуємо такий вираз і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду
Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду
Значення напруги живлення Ек вибираємо з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. Приймаємо Ек=12 В.
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e, (β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ503А
5
40-120
20
1
25
0,3
0,35
214
Розраховуємо значення емітерного резистора
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском .
Приймаємо значення резистора Rе=510 Ом , резистор типу С2-33-0,125 -510 Ом ±5%.
Розраховуємо значення колекторного резистора
Приймаємо значення резистора Rк=1 кОм, резистор типу С2-33-0,125-1 кОм ±5%.
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і
Приймаємо R2=6,8 кОм, резистор типу С2-33-0,125 – 6,8 кОм ±5%.
Приймаємо значення резистора R1=15 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125 -15 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 КТ201Б .
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 модуль коефіцієнта підсилення каскаду за напругою
де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Приймаємо Rг=1кОм
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 значення конденсатора С1, конденсатор типу К50-16-10В-10мкФ.
– 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 значення конденсатора Се , конденсатор типу К50-16-10В-100мкФ
2.3. Розрахунок другого каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільни 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 , при цьому використовуємо такий вираз і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду
Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду
Значення напруги живлення Ек вибираємо з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. Приймаємо Ек=5 В.
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e, (β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ503А
5
40-120
20
1
25
0,3
0,35
214
Розраховуємо значення емітерного резистора
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском .
Приймаємо значення резистора Rе=330 Ом , резистор типу С2-33-0,125 -330 Ом ±5%.
Розраховуємо значення колекторного резистора
Приймаємо значення резистора Rк=750 кОм, резистор типу С2-33-0,125-750 кОм ±5%.
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і
Приймаємо R2=5,6 кОм, резистор типу С2-33-0,125 – 5,6 кОм ±5%.
Приймаємо значення резистора R1=9,1 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125 -9,1 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 модуль коефіцієнта підсилення каскаду за напругою
де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Приймаємо Rг=1кОм
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 значення конденсатора С1, конденсатор типу К50-16-16В-5мкФ.
– 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 значення конденсатора Се , конденсатор типу К50-16-10В-100мкФ
2.4. Розрахунок третього каскаду попереднього підсилення ( схема ввімкнення з спільни 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 , при цьому використовуємо такий вираз і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду
Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду
Значення напруги живлення Ек вибираємо з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В. Приймаємо Ек=5 В.
Тип транзистора
fα,
МГц
h21e, (β)
Ск,
пФ
τкб,
пс
Ік.0,
мкА
Uке.макс,
В
Ік.доп,
А
Pк.доп,
Вт
Rt.пк,
оС/Вт
КТ503А
5
40-120
20
1
25
0,3
0,35
214
Розраховуємо значення емітерного резистора
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском .
Приймаємо значення резистора Rе=1 кОм , резистор типу С2-33-0,125 -1 кОм ±5%.
Розраховуємо значення колекторного резистора
Приймаємо значення резистора Rк=2 кОм, резистор типу С2-33-0,125-2 кОм ±5%.
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і
Приймаємо R2=18 кОм, резистор типу С2-33-0,125 – 18 кОм ±5%.
Приймаємо значення резистора R1=30 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125 -30 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 модуль коефіцієнта підсилення каскаду за напругою
де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Приймаємо Rг=1кОм
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 значення конденсатора С1, конденсатор типу К50-16-10В-10мкФ.
– 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 значення конденсатора Се , конденсатор типу К50-16-10В-100мкФ
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 значення
Визначаємо напругу живлення першого каскаду
.
Приймаємо значення Ес=5В , виходячи з нормалізованого ряду напруг живлення.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
Вибираємо тип польового транзистор типу КП302А, який має такі електричні параметри: S; Іс.max ; Із; Uвід ; Uсв; rсв; Сзв ; Сзс ; Рс.доп .
Тип транзистора
Іс.макс,
мА
S,
мА/В
Uсв.макс,
В
Uвід,
В
Сзв
пФ
Сзс,
пФ
Із.вит,
нА
rсв
кОм
Pс.доп
мВт
КП302А
3-24
5
20
5
20
8
10
300
Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку
Приймаємо значення резистора Rв=1,2, резистор типу С2-33Н-0,125-1,2 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 значення резистора R2=300 кОм, резистор типу С2-33Н-0,125 -300 кОм ±5%.
Приймаємо значення резистора R1=750 кОм, резистор типу С2-33Н-0,25 - 750 кОм ±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 значення ємності конденсатора С1 , конденсатор типу К73-17-12В-0,22мкФ.
– коефіцієнт частотних спотворень, які вносить ємність конденсатора С2.,
Приймаємо значення ємності конденсатора С2=2,2мкФ , конденсатор типу К73-17-22В-2,2мкФ.
3. Розрахунок площі радіаторів вихідних транзисторів
Для забезпечення нормального температурного режиму транзистори VT3 і VT4 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.
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
08.06.2016 15:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора