ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 68
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| Поскольку предоконечный каскад для этого случая строится по схеме ОТУМ, последнее условие легко обеспечивается при его расчете. Структурная схема разрабатываемого в курсовой работе усилителя с ДТУМ представлена на рисунке 1.  Рисунок 1 - Структурная схема усилителя с ДТУМ После разработки структурной схемы усилителя производится расчет его принципиальной схемы. Расчет принципиальной схемы начинают с расчета кас- када УМ. Исходными данными для его расчета являются РН и RН. В результате расчета определяется RВХ УМ и требуемая для управления УМ РВХ(UВХ). Эти па- раметры являются исходными для обоснования необходимости использования (если источник сигнала не обеспечивает управление данным каскадом) и расчета КПУ. В результате расчета каскада КПУ получают его RВХ и требуемое для управления КПУ UВХ. Если источник усиливаемого сигнала не обеспечивает управление данным КПУ, рассчитывают еще один КПУ и т.д. Если входное со- противление каскада не соответствует заданному, то рассчитывают входной кас- кад с высоким входным сопротивлением | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 8 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| Расчет каскадов УМ производится графоаналитически с использованием вольтамперных характеристик (ВАХ) транзисторов, т.к. транзисторы УМ рабо- тают при больших размахах сигнала во входной и выходной цепях, что требует учета нелинейности ВАХ. Необходимо обратить внимание, что выбор транзисторов производится не только по предельным и статическим параметрам, но и по частотным свойствам. Принципиальная схема ДТУМ представлена на рисунке 2 [1, 2, 3]. VТ1 Т2 Т1 VТ2 Рисунок 2 – Двухтактный трансформаторный усилитель мощности В схеме ДТУМ два трансформатора и два транзистора. Трансформатор Т1 на входе – межкаскадный, связывающий предоконечный каскад со входом уси- лителя мощности, а трансформатор Т2 - выходной. Транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме ОЭ. Их эмиттеры, как и средний вывод вторичной обмотки межкаскадного трансформатора, «заземлены». Отрицательное напряжение пи- тания на коллекторы транзисторов подается через первичную обмотку выход- ного трансформатора Т2: на коллектор транзистора VТ1 – через верхнюю сек- цию Т2, на коллектор транзистора VТ2 – через нижнюю секцию Т2. | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 9 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| Каждый транзистор и относящиеся к нему секции вторичной обмотки меж- каскадного трансформатора и первичной обмотки выходного трансформатора представляют обычный однотактный усилитель. Входной сигнал с предоконечного каскада подается на базы обоих транзи- сторов так, что напряжения на них изменяются в любой момент времени в про- тивоположных направлениях, т. е. в противофазе. При этом транзисторы рабо- тают поочередно, на два такта за каждый период подводимого к ним напряжения. Когда, например, на базе транзистора VТ1 отрицательная полуволна, он откры- вается и через верхнюю секцию первичной обмотки выходного трансформатора идет ток только этого транзистора. В это время транзистор VТ2 закрыт, так как на его базе положительная полуволна напряжения. В следующий полупериод, наоборот, положительная полуволна будет на базе транзистора VТ1, а отрица- тельная - на базе транзистора VТ2. Теперь открывается транзистор VТ2 и через нижнюю секцию первичной обмотки выходного трансформатора идет ток его коллектора, а транзистор VТ1 закрыт. И так при каждом периоде входного сиг- нала. В обмотке трансформатора коллекторные токи обоих транзисторов сумми- руются, в результате на выходе усилителя, в нагрузке получаются более мощные электрические колебания, чем в обычном однотактном усилителе. Транзисторы двухтактного каскада могут работать без начального напря- жения смещения. Но тогда в усиливаемом сигнале появляются искажения типа «ступенька», особенно сильно ощущаемые при слабом входном сигнале. Сту- пенькой же их называют потому, что на осциллограмме синусоидального сиг- нала они имеют ступенчатую форму. Наиболее простой способ устранения таких искажений - подача на базы транзисторов напряжения смещения, что и делают на практике при помощи резисторов R1, R2. В качестве предоконечного каскада используется КПУ по схеме ОТУМ. Расчет схемы производится для одного плеча в следующей последовательности. 1. По величине РН из таблицы методических указаний задаемся величиной КПД выходного трансформатора Т1 (????Т1=0,88), и определяем требуемую мощ- ность переменного сигнала: | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 10 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| ????Н 40 ????≈ПЛ = ???? = 0,88 ≈ 45,5 Вт Т1
????КДОП ≥ ????≈ПЛ = 45,5 Вт ????ℎ12Э ≥ 5????В = 5 ∙ 20 = 100 кГц Выбираем подходящую марку транзисторов VT1, VT2 [4, 5]: КТ818ВМ – тип транзистора, p-n p – структура, h21Эmin =20 минимальный статический коэффициент усиления по току, fh12Э = 3 МГЦ – максимальная частота усиления, IКДОП = 10 А – допустимый ток коллектора, UКДОП = 60 В – допустимое напряжение коллектор-эмиттер, PКДОП = 60 Вт – допустимая мощность, рассеиваемая коллектором, UКЭН = 0,35…1 В – напряжение коллектор-эмиттер насыщения.
????КДОП ????К ≤ 2,5 60 ????К = 2,5 = 24,4 Рекомендуется выбирать значения напряжений ИП из ряда предпочтитель- ных значений (приведен в методических указаниях). Для трансформаторных УМ имеется возможность выбрать любое ЕК, но его следует выбирать как можно большим, при этом требуемая мощность обеспечивается за счет большего раз- маха напряжения UКЭ при меньшем размахе тока IК. Уменьшение размаха IК поз- воляет уменьшить необходимое для управления УМ UВХ, т.е. увеличивается КР УМ. Таким образом, в нашем случае выбираем ЕК = 20 В. За счет использования современных мощных транзисторов и большого ЕК можно сократить число каскадов, как и будет далее показано в работе. | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 11 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| 4. Дальнейший расчет производим с использованием ВАХ транзистора. За- даемся падением напряжения на половине первичной обмотки выходного транс- форматора в режиме покоя и находим напряжение коллектор-эмиттер выходных транзисторов в режиме покоя: ∆????Т1 = 0,1ЕК ∆????Т1 = 0,1 ∙ 20 = 2 В ????КЭП = ????К − ∆????Т1 ????КЭП = 20 − 2 = 18 В Для входной характеристики (см. рисунок 3), снятой при UКЭ = UКЭП, про- водится касательная к ее линейной части, находится точка пересечения касатель- ной с осью Uбэ. Восстанавливается перпендикуляр из этой точки на ВАХ, нахо- дится положение точки покоя входной цепи транзистора Пс координатами Iбп=20мА, Uбэп=0,64В. Точка покоя выходной цепи П лежит на ВАХ (см. рисунок 4), соответствующей Iб=Iбп=20мА, и имеет координаты UКЭ = UКЭП=18В, IК=IКп=1А. Через точку П и точку на оси напряжений UКЭ = EК=20В проводится нагрузочная прямая по постоянному току (показана на рисунке штриховой ли- нией). А’ Iбmax П’ Iбп Uвхm Uбэmax Uбэп | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 12 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| Рисунок 3 – Построения на входной ВАХ транзистора КТ818В Особенностью ДТУМ является то, что нагрузочная прямая по перемен- ному току не проходит через точку покоя. Магнитный поток, создаваемый в маг- нитопроводе выходного трансформатора от протекания тока IКП, компенсируется магнитным потоком, создаваемым от протекания IКП другого плеча, поэтому при переходе UВХ через нуль магнитный поток в магнитопроводе трансформатора от- сутствует, сопротивление коллекторной цепи переменному току бесконечно большое, изменение переменной составляющей коллекторного тока происходит от 0 до IKmax. Ек/Rн≈пл Iбmax=25мА ∆Uкэ2 ∆Iк2 А Iкmax П Iкп ∆Uкэ Uкэ≈ Uкэп Ек Рисунок 4 – Построения на выходных ВАХ транзистора КТ818ВМ 5. На семействе выходных ВАХ строится нагрузочная прямая по переменному току (см. рисунок 4), сплошной красной линией. Для ее построения вычисляем предварительно сопротивление нагрузки транзистора по переменному току: (????К − ????КЭН)2 ????Н≈ПЛ = 2???? ≈ПЛ (20 − 1)2 ????Н≈ПЛ = 2 ∙ 45,5 = 3,97 Ом Нагрузочная прямая проходит через точку на оси напряжений UКЭ = ЕК и пересе- кает ось токов в точке: ????К ????К = ???? Н≈ПЛ | ||||||
| | | | | | 7ПЭба1.2.04.00000ПЗ | Лист |
| | | | | | 13 | |
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
