Электроника (работа 1)
Министерство Образования и Молодежи Республики Молдова
Технический Университет Молдовы
Кафедра КПЭА
Курсовая работа
по дисциплине Электроника
Проектирование усилителей низкой частоты
Выполнил:
студент гр.SER-042 Бабей.Л
Проверил:
доцент кафедры Сорокин Г.Ф.
Кишинев 2009
Содержание:
Цель работы ……………………...……………………………2
Введение………………………………………………………..3
Основная часть………………………………………………....4
Расчётная часть…………………………………………………8
Заключение……………………………………………………..15
Библиография…………………………………………………..16
Цель работы: познакомиться с режимами работы транзисторов обоих типов проводимости, рассчитать мощный многокаскадный усилитель, у которого выходной каскад работает в режиме АБ, предварительные в режиме А.
Исходные данные:
схема выходного каскада – с трансформаторным входом и выходом.
3) Введение
Усилителем называют устройство, предназначенное для повышения мощности входного сигнала. Увеличение мощности достигается за счет энергии источников питания. Маломощный входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в полезную нагрузку.
Включение нагрузки непосредственно в выходную цепь усилительных элементов без выходного трансформатора позволяет устранить вносимые последним частотные, фазовые и нелинейные искажения, уменьшить размеры, вес, объем и стоимость каскада, повысить его кпд и избавиться от нелинейных искажений, вызываемых отсечкой тока в режиме В.
При работе бестрансформаторного каскада в режиме А предельный кпд равен 50% , в режиме В – 78,6%, реальный кпд выше, чем у трансформаторного каскада из-за отсутствия потерь в трансформаторе.
4) Основная часть
Далее будет описана одна из методик расчёта предварительного усилителя и каскада мощного усиления.
Принципиальная схема каскада предварительного усиления
(рис. 1):
Теоретический расчёт каскада предварительного усиления:
Ток через сопротивление нагрузки:
Коэффициент усиления по напряжению усилителя:
Ток коллектора в рабочей точке:
Сопротивление в цепи коллектора:
Напряжение на сопротивлении в цепи эмиттера:
Сопротивление в цепи эмиттера:
Напряжение коллектор – эмиттер в рабочей точке:
Нахождение тока базы
по выходным характеристикам (рис. 2):
Ток делителя:
Напряжение на резисторе
R2
находим по входным характеристикам
(рис. 3):
Сопротивление резистора R2:
Сопротивление резистора R1:
Общее входное сопротивление (с учётом, что входное сопротивление каскада намного больше сопротивления делителя):
тогда, коэффициент усиления рассчитанного усилителя:
ёмкости переходных и блокировочного конденсаторов можно найти следующим образом:
;
;
;
.
Принципиальная схема каскада мощного усиления (рис. 4):
Рис. 4
Теоретический расчёт каскада мощного усиления:
Определение необходимого напряжения питания:
Максимальный ток коллектора одного транзистора:
Амплитудное значение напряжения на коллекторе одного транзистора:
Стр.6
Определение максимальной мощности рассеивания на коллекторе одного транзистора:
По этим данным выбираем транзисторы выходного каскада. По характеристикам находим напряжение и ток базы транзисторов в рабочей точке, их амплитудные значения.
Определяем ток делителя
:
Ёмкости переходных конденсаторов:
5) Расчётная часть
Рис. 5 Схема электрическая принципиальная
Определение необходимого напряжения питания:
Определяем максимальный ток коллектора одного транзистора:
Определим действующее напряжение на коллекторе одного транзистора:
Определение максимальной мощности рассеивания на коллекторе одного транзистора:
По этим данным выбираем транзисторы выходного каскада: КТ815, КТ814. Они имеют следующие выходные (рис. 6) и входные (рис. 7) характеристики.
По характеристикам находим напряжение и ток базы транзисторов VT3, VT4 в рабочей точке, их амплитудные значения:
Стр.8
Рис.6 Выходные характеристики КТ815, КТ814.
Рис. 7 Входные характеристики VT3 иVT4
Определение коэффициента нелинейных искажений.
Необходимо построить сквозную характеристику:
Найдем
для амплитуд токов
на выходных характеристиках, центрируя
относительно
:
По этим данным строим сквозную характеристику (рис. 10):
Транзисторы выходного каскада комплементарны, коэффициент асимметрии b выбираем равным 0,1.
По сквозной характеристике
находим токи, которым соответствуют
:
Тогда
Далее производим
расчёт гармонических составляющих тока
коллектора:
Определяем коэффициента гармоник по формуле:
Стр.10
Учитывая действие местной ООС в УМ
;
;
Для обеспечения требуемого Кг требуется ООС глубиной
Рис. 9 Сквозная характеристика УМ
Выбираем транзистор предвыходного каскада:
Хорошими параметрами обладает транзистор типа КТ3102Г. Его выходные и входные характеристики представлены на (рис. 8), (рис. 9)
По характеристикам находим напряжение и ток базы транзистора VT2 в рабочей точке, их амплитудные значения:
Рис. 8 Выходные характеристики VT1 иVT2
Сопротивления резисторов делителя:
Входное сопротивление предварительного каскада:
В этот каскад вводится параллельная ОС по напряжению - цепочка R6C6.
Расчёт ООС.
Так как данная ООС не
изменяет К
,
а
уменьшает
Входной каскад из-за малого сопротивления предоконечного каскада выбран ОК.
В качестве VT1 выбираем транзистор КТ339А. Таким образом получим:
Рис.11 Входная характеристика VT1
Теперь найдём ёмкости переходных и блокировочных конденсаторов:
6) Заключение.
Основной целью данной курсовой работы стало изучение методов расчёта мощных многокаскадных усилителей низкой частоты. В работе эта задача была успешно решена:
- освоенные теоретические навыки позволяют на данном этапе обучения спроектировать несложные усилители мощности;
- применение местных и общих отрицательных обратных связей позволяет улучшить параметры усилителя до необходимой величины;
Можно также отметить, что достигнут требуемый коэффициент гармоник и коэффициент усиления. Высокий коэффициент гармоник УМ скомпенсирован введением ООС по напряжению.
7) Библиография.
Проектирование транзисторных усилителей «Машиностроение», 1978г
Петухов В. М. Транзисторы и их зарубежные аналоги. Том 1, 2, Москва, «РадиоСофт», 2004г
Цыкина А.В. Усилители. Москва, «Связь», 1972 г
Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. Киев, «Техника», 1984г
Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. Киев, «Высшая школа», 1983г