Файл: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Электроника и схемотехника на тему Проектирование усилителя мощности.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.10.2023

Просмотров: 169

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

10. Оформление курсовой работы согласно ГОСТ 7.32-2001 «Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления».

3.2 Эмиттерный повторитель №3 на транзисторах VT8, VT7 Рис. 3 Принципиальная электрическая схема эмиттерного повторителя №3Нагрузкой этого эмиттерного повторителя является выходной каскад, поэтому:UН = UBX= 0,34 (В)RН = RВХ.У.М.= 578,086 (Ом) Примем значение тока покоя транзистора VT8 равным 5 мА IП8 = 5 (мА) = 0,005 (А) Рассчитаем напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT8: UКЭ8 = Uн+U0 = 0,34 + 1,5 = 1,84 (В)Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистораVT8:PК8 = UКЭ8·IП8 = 1,84 * 0,005 = 0,0092 (Вт) = 9,2 (мВт) Выбираем транзисторы VT7, VT8, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида: Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin fгр, МГц Iко, мкА VT7 ТМ3А n-p-n 75 15 50 {18…55} 1 10 VT8 ТМ3А n-p-n 75 15 50 {18…55} 1 10 4. Зададимся напряжением питания из расчета, что EК < UКДОППринимаем ЕК = 12 (В)5. Определим ток базы транзистора VT8 (мА)6. Определим ток базы и ток покоя транзистора VT7:По графику зависимости от тока эмиттера определяем, что = (7-10). (мА) (мА)7. Примем ток делителя (мА)Определим значение сопротивления резистора в цепи эмиттера транзистора VT8:IR28=Iб8+IП8 = 0,125 + 5 = 5,125 (мА) (Ом)Принимаем R28 = 2000 (Oм)В соответствии с этим пересчитаем значения напряжений на участке коллектор-эмиттер транзистора VT8 и определим падение напряжения на резисторе 29:UКЭ8=ЕК-R28∙IR28 = 12 – 2000 * 0,0051 = 1,778 (В)UR28=R28∙IR28 = 2000 * 0,0051 = 10,2 (В)8. Определим значение сопротивления резистор R27:R27 = 5 * RН = 5* 578,086 = 2890,43 (Ом)Принимаем R27 = 3000 (Ом)Тогда:IR27= Iб7 = 0,013 (мА)UR27=R27∙IR27 = 3000*0,000013 = 0,039 (В)9. Определим значения сопротивлений резисторов в цепи делителя: = 130 (мкА) (Ом)Принимаем R26 = 91000 (Ом)Тогда:UR26=R26∙IR26 = 91000*0,00013 = 11,83 (В) (В) (А) = 0,143 (мА) (Ом)Принимаем R25 = 1200 (Ом)10. Определим значения эквивалентного сопротивления резистора эмиттера RЭ:RЭ = RH || R26 || R28 || R25 == == == 325,291 (Ом)11. Определим коэффициент передачи повторителя: (Ом) 12. Определим входное сопротивление повторителя: (Ом)13. Определим выходное сопротивление повторителя:Rвых.п. = rЭ8 =4,878 (Ом)14. Определим значение емкости конденсатора С16: (мкФ)Примем С16= 68 (мкФ) в соответствии с Е6.Рассчитаем напряжение, которое необходимо подать на вход повторителя: (В)3.3 Аттенюатор Рис. 4 Принципиальная электрическая схема аттенюатораАттенюатор – это устройство, уменьшающее амплитуду сигнала без искажения его формы. Аттенюатор с помощью резистора R24 обеспечивает плавную регулировку и при помощи резисторов R21-R23 – дискретную.Т.о. аттенюатор должен обеспечивать дискретное переключение диапазонов и плавное изменение сигнала внутри них:(-∞ - 0) дБ(-∞ - - первый диапазон (-0,325)) дБ(-∞ - - второй диапазон (-3,7375)) дБ(-∞ - - третий диапазон (-13,975)) дБВ качестве потенциометра R24 выберем резистор с сопротивлением в пределах от 2,0 до 5,1 кОм. R24 = 3600 Ом.Диапазон ослабления определяется следующим образом: (дБ)Отсюда (Ом) дБ. (Ом)Принимаем значение R21= 150 Ом, в соответствии с рядом Е24.Тогда ослабление будет несколько отличатся от заданного, реально получаем: (дБ) дБ. (Ом)Принимаем значение R22 = 2000 Ом, в соответствии с рядом Е24.Тогда ослабление будет несколько отличатся от заданного, реально получаем: (дБ) дБ. (Ом)Принимаем значение R23 = 15000 Ом, в соответствии с рядом Е24.Тогда ослабление будет несколько отличатся от заданного, реально получаем: (дБ)Определим токи, проходящие через сопротивления аттенюатора: (мА)где входное напряжение аттенюатора соответствует входному напряжению эмиттерного повторителя на транзисторах VT7- VT8:UвхА = UвхП3 =0,34 (В) (мА) (мА) (мА)Рассчитаем мощность, рассеиваемую на резисторах аттенюатора: (Вт) (Вт) = 1,215 (мкВт) (Вт) = 7,2 (мкВт) (Вт) = 4,86 (мкВт) (Вт) = 32 (мкВт)3.4 Эмиттерный повторитель №2 на транзисторах VT6,VT5 Рис.5 Принципиальная электрическая схема эмиттерного повторителя №2 на транзисторах VT6,VT5:В качестве нагрузки данного эмиттерного повторителя примем R24 аттенюатора:UН = UBX А = 0,34 (В)RН = R24 = 3600 (Ом) Примем значение тока покоя транзистора VT6 равным 5 мА IП6 = 5 (мА) = 0,005 (А) Рассчитаем напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT6: UКЭ6 = Uн+U0 = 0,34+1,5 = 1,84 (В) Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT6: PК6 = UКЭ6·IП6 = 1,84*0,005 = 9,2 (мВт) Выбираем транзисторы VT5, VT6, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида: Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin fгр, МГц Iко, мкА VT5 М3А n-p-n 75 15 50 {18…55} 1 20 VT6 М3А n-p-n 75 15 50 {18…55} 1 20 Зададимся напряжением питания из расчета, что: Ек=2∙Uкэ6 = 2*1,84 = 3,68 (В)Принимаем ЕК = 6 (В), в соответствии с рядом напряжений источников питания. Определим ток базы транзистора VT6: (А) = 0,125 (мА) Определим ток базы и ток покоя транзистора VT7: По графику зависимости от тока эмиттера определяем, что = (7-10). (А) = 0,013 (мА) (А) = 0,113 (мА) Примем ток делителя (А) = 0,125 (мА) Определим сопротивление резистора в цепи эмиттера транзистора VT6: IR20=Iб6+IП6 = 0,000125 + 0,005 = 0,005125 (А) = 5,125 (мА) (Ом)Принимаем R20 = 820 (Oм)В соответствии с этим пересчитаем значения напряжений на участке коллектор-эмиттер транзистора VT6 и определим падение напряжения на резисторе 20:UКЭ6=ЕК-R20∙IR20 = 6-811,707*0,005125 = 1,840 (В)UR20=R20∙IR20 = 811,707*0,005125 = 4,159 (В) Примем значение сопротивления R19 максимально большим (≈3900-15000 Ом): R19 = 10000 (Ом)Тогда:IR19= Iб5 =0,0000125 (А) = 0,0125 (мА)UR19=R19∙IR19 = 10000*0,0000125 = 0,125 (В) Определим резисторы в цепи делителя (А) = 0,125 (мА)Uбэ5, Uбэ6 примем равными 0,7 В (Ом)Принимаем R18 = 47000 (Ом)UR18=R18∙IR18 =47000*0,000125 = 5,875 (В)Пересчитаем значение напряжения Uбэ5: (В) (А) = 0,138 (мА) (Ом)Принимаем R17 = 910 (Ом) Определим RЭ: RЭ

3.7 Эмиттерный повторитель №1 на транзисторах VT2,VT1 Рис.8 Принципиальная электрическая схема эмиттерного повторителя №1 на транзисторах VT2,VT1Нагрузкой для данного повторителя будет являться входное сопротивление последующего усилительного каскада (на транзисторе VT3), а за амплитуду выходного напряжения примем входное напряжение того же усилительного каскада, т.е.: (В) (Ом)1. Вычислим значение тока, протекающего через нагрузку: (А)2. Определим параметры транзистора VT2: (В), гдеU0=1÷2 В (В) (А) (Вт)3. Выберем транзистор VT2 (n-p-n), в соответствие с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида: Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin Iко, мА VT2 4. Определим значение тока базы VT2: (А)5. Определим падение напряжения на резисторе R4: (В)6. Определим параметры транзистора VT1: (В) (Вт)7. Выберем транзистор VT1 (n-p-n), в соответствие с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида: Модель Тип P, Вт Uкэ доп, В Ikmax, A βmin Iко, мА VT1 8. Определим значение тока базы VT1: (А)9. Определим значение тока делителя:Выберем ток базового делителя из условия, что Iд>>Iб. Примем: (А)10. Найдем значение сопротивления резистора R4: (Ом)11. Примем значение сопротивления резистора R3 в пределах 5÷10 (кОм) в соответствии с рядом Е24. Тогда: (В)12. Определим падения напряжений на резисторах базового делителя: (В) (В)13. Определим значения резисторов базового делителя: (Ом) (Ом)Примем значения этих сопротивлений в соответствии с рядом Е24.14. Определяем величину Rэ

Транзисторы:

Стабилитроны:

Стабилитроны:


= 382,049 (Ом)

  1. Определим коэффициент передачи повторителя:

(Ом)




  1. Определим входное сопротивление повторителя

(Ом)

(Ом)

15. Определим выходное сопротивление повторителя:

RВЫХП = rЭ6 = 4,878 (Ом)

Определим значение емкости С11:
(мкФ)

Примем С11= 100 (мкФ)
Определим входное напряжение повторителя:
(В)
3.5 Усилитель на транзисторе VT4

.


Рис. 6 Принципиальная электрическая схема усилителя на транзисторе VT4
Нагрузкой для данного усилителя будет являться входное сопротивление предыдущего эмиттерного повторителя №2 на транзисторах VT5-VT6 - Rвх п2, а амплитудой выходного сигнала будет амплитуда входного сигнала повторителя, т.е.:

Uн=Uвх п 2 (В)

Rн=Rвх п2 (Ом)

Произведем расчет каскада по постоянному току:

1. Определим ток в нагрузке:

(А)

2. Ориентировочно зададим значения Iкmin и Uкэmin, используя соотношения:

(А)

(В)
3. Определим значение тока коллектора Iкmax:

(А)
4. Зададимся значением γэ и вычислим λ:



Примем:






5. Определим значение напряжения питания для данного усилительного каскада - Ек, а также значение сопротивления R15 и напряжение, выделяющееся на конденсаторе С8:

(В)

Примем Ек = (В) в соответствие с рядом питания.

(Ом)

Примем R15= (Ом), в соотвтствии с рядом Е24.

Определим значение UR16:

(В)

(В)

6. Определим значение тока Iкнач и напряжения Uкнач:

(А)

(В)

7. Определим допустимую мощность рассеивания на транзисторе:

(Вт)

8. Выбираем транзистор VT4 (n-p-n), в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:




Модель

Тип

P, Вт

Uкэ доп, В

Ikmax, A

βmin

Iко, мА


Cк, мкФ

VT4


























9. Найдём ток делителя Iд:

(А), где



10. Рассчитаем значения сопротивлений резисторов делителя R13 и R14:

(Ом)

Примем R14= Ом, в соответствии с рядом Е24.


(Ом)

Примем R13= Ом, в соответствии с рядом Е24.

11. Рассчитаем значение конденсатора в цепи эмиттера С8:

(Ф), где

(Ом)

Примем С8= Ф, в соответствии с рядом Е24.
Расчет каскада по переменному току:

При расчете каскада по переменному току определяются следующие параметры:

12. Определим коэффициент усиления в области средних частот:

, где

(Ом)

(Ом),

где можно принять значение Ом, т.к. транзистор VT4 маломощный.

(Ом)

13. Входное сопротивление каскада:



где (Ом), тогда:

(Ом)

14. Выходное сопротивление каскада:

(Ом)

15. Определим значения падений напряжения на резисторах R15, R16:

(В)

(В)

Для обеспечения уровня нелинейных искажений, определяемых техническим заданием, вводим отрицательную обратную связь по напряжению глубиной F=5.

16. Входное сопротивление усилителя с ОС равно значению резистора R11:

(Ом)


17. Определим значение сопротивления в цепи ОС - R12:

(Ом)

(Ом)



18. Определим значение коэффициент усиления усилителя с ОС:



19. Определим входные параметры каскада:

(В)

(Ом)

20. Найдём напряжение на базовых делителях:

(В)

(В)

21. Определим мощности резисторов:

(Вт)

(Вт)

(Вт)

(Вт)

22. Определим напряжение на конденсаторах:









3.6 Предварительный усилитель на транзисторе VT3



Рис. 7 Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя на транзисторе VT3
Нагрузкой для данного усилителя будет являться входное сопротивление последующего усилителя, т.е предварительного усилителя на транзисторе VT4 а за амплитуду выходного напряжения примем входное напряжение того же предварительного усилителя, т.е.:

Uн= Uвх у на VT4 (В)

Rн= Rвх у на VT4
=R11 (Ом)

Расчет каскада по постоянному току:

  1. Определим ток в нагрузке:

(А)

  1. Ориентировочно зададим значения тока коллектора Iкmin и напряжения на участке коллектор-эмиттер Uкэmin, используя соотношения:

(А)

(В)

3. Определяем максимальное значение тока коллектора Iкmax:

(А)

4. Зададимся значением γэ и вычислим λ:



Примем:





5. Определим значение напряжения питания для данного усилительного каскада - Ек, а также значение сопротивления R5 и напряжение, выделяющееся на конденсаторе С2:

(В)

Примем Ек = (В) в соответствие с рядом питания.

(Ом)

Примем R9= (Ом), в соответствии с рядом Е24.

Определим значение UR10:

(В)

(В)

6. Определим значение тока Iкнач и напряжения Uкнач:

(А)

(В)

7. Определим допустимую мощность рассеивания на транзисторе:

(Вт)

8. Выбираем транзистор VT3 (n-p-n), в соответствие с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:




Модель

Тип

P, Вт

Uкэ доп, В

Ikmax, A

βmin

Iко, мА

VT3