Расчет усилителя постоянного тока

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Курсовой проект по дисциплине «Электроника»

Тема проекта: Расчёт усилителя постоянного тока

Задание на курсовой проект

электромагнитная головка

тип — ГЗМ-105

Диапазон частот — 31,5 — 18 кГц

Величина выходного напряжения (на НЧ) — 0,7 мВ

Величина выходного напряжения (на ВЧ) — 1,7 мВ

Нагрузочное сопротивление — 47 кОм

электродинамический громкоговоритель

тип — 8Гд-1

диапазон частоты, кГц — 40 — 5 кГц

полное сопротивление звуковой катушки — 8 Ом

номинальная мощность — 8 Вт

паспортная мощность — 10 Вт

Разработка структурной схемы

В курсовой работе по заданию необходимо, разработать усилитель электрических сигналов.

Определим количество каскадов, необходимых для реализации поставленной задачи:

;

Так как, коэффициент усиления каскада с общим эмиттером по мощности в среднем равен 1000, то применим 4 каскада.

Таким образом, усилитель должен состоять из каскадов предварительного усилителя, двухтактного оконечного каскада, а также источника питания предусилителя.

Для питания усилителя используется специальный блок питания и преобразователи напряжения каскадов предварительного усилителя.

Рис. 1 Структурная схема усилителя.

Расчёт двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности

Рассчитать двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности, если заданы мощность в нагрузке Рн = 8 Вт и сопротивление нагрузки Rн = 8 Ом. Усилитель работает от источника сигнала с параметрами Еr = 550 мВ и Rr = 183 Ом.

Рис. 1. 1

Решение

1. Определим с небольшим запасом мощность, которую должны выделять транзисторы обоих плеч каскада:

Р 1,1Р н = 1,18 = 8,8 Вт.

Примем Р = 9 Вт.

2. Требуемое максимальное значение коллекторного тока

3. Минимальное напряжение в цепи коллектор — эмиттер определим по выходным характеристикам транзисторов. Остаточное напряжение Uост должно отсекать нелинейную часть характеристик. Примем Uост 1 В.

Требуемую амплитуду напряжения на нагрузке Uвых найдём из формулы

5. Необходимое напряжение источника питания Ек Uост + Uкm = 1 + 12 = 13 В. Возьмём с запасом Ек = 15 В.

6. Выбираем мощные транзисторы Т1 и Т3 по значению отдаваемой мощности Р и максимальному напряжению на коллекторе. Подходящими транзисторами с противоположным типом проводимости (так называемой комплиментарной парой) являются транзисторы типа КТ818Б и КТ819Б. Примем, что среднее значение коэффициентов усиления по току = 20. Тогда Iбm = Iкm/ = 0,075 А = 75 мА.

Рассчитываем цепь базового делителя R1 R4. Потенциал базы транзистора Т2 в состоянии покоя выберем, исходя из необходимого начального тока через транзисторы Т2 и Т3 и вида входных характеристик. Пусть Iк. нач = 0,2 А, тогда Iб. нач = 5 мА и Uбэ. нач = 1 В. Примем ток делителя Iд равным 8 мА, тогда

Рассчитываем каскад предварительного усиления на транзисторе Т1. Коэффициент усиления каскада на Т1 определяется выражением:

Такое усиление можно получить, при Iк0 = 100 мА, тогда Uкэ1 = 11 В. Получим:

Rk1 = (2Eк — Uкэ1)/Ik0 = 190 Ом 200 Ом.

Из формулы для ku1 при rэ1 = 10 Ом и = 50, находим Rэ1 = 24 Ом, что обеспечивает необходимое усиление каскада на Т1. По входной характеристике получаем, что Uб0 = 0,78 В, находим:

Rб1 = (Uкэ0 — Uб0)/Iб0 = (11 — 0,78)/5 = 2 кОм.

9. Амплитуда входного тока транзистора Т1

Коэффициент усиления по мощности:

Ёмкость переходного конденсатора определим из соотношения:

Примем Спер = 50 мкФ.

В итоге имеем:

R1 и R4 — МЛТ — 0,25 — 1 кОм 5%.

R2 и R3 — МЛТ — 0,25 — 130 Ом 5%.

VТ1 — КТ801Б,

VT2 — КТ818Б,

VТ3 — КТ819Б.

Rк1 — МЛТ — 0,25 — 200 Ом 5%.

Rб1 — МЛТ — 0,25 — 2 кОм 5%.

Спер — К50 — 6 — 50 мкФ — 50 В.

Расчёт каскада с ОЭ графоаналитическим методом

усилитель электрический сигнал мощность

Рассчитать каскад с ОЭ с параметрами: Uпит = 9 В, Uн = 0,55 В, Rн = 183 Ом, Iн = 3 мА, диапазон частот fн = 30 Гц, fв = 6 кГц.

Решение

В каскаде используем транзистор 2Т301Ж с параметрами:

Fгр = 60 МГц, Iнmax = 10 мА, UКЭmax = 30 В, Pнmax = 150 мВт, = 80.

2. Строим нагрузочную прямую для переменного тока на графике выходных характеристик транзистора (рис. 2. 1), выбираем рабочую точку 0 и строим, исходя из начальных данных, динамическую характеристику А-В.

Рис. 2.1.

3. Из рис. 2.1. получаем:

Iк0 = 4,5,

Uкэ0 = 4,5 В,

Рис. 2.2.

4. По входным характеристикам транзистора (Рис. 2. 2) определяем:

Iб0 = 300 мкА,

Uб0 = 0,78 В,

Rвх = = 200 Ом,

Сопротивление Rэ выбираем из соотношения:

.

5. Для обеспечения слаженности работы каскадов Rк должно быть в 1,5 — 3,5 раза больше Rн.

Из соображения экономичности выберем:

Rк = 3,5Rн = 640,5 Ом 680 Ом.

Тогда Rэ = 1000 — 680 = 320 Ом 330 Ом.

6. Примем ток делителя Rб1, Rб2 равным Iд = 6Iб0 = 1,8 мА.

7. Вычислим коэффициент усиления:

КI =; КU =

Определим ёмкость конденсатора Cэ из условия:

Сэ

В итоге получим:

Rк — МЛТ — 0,25 — 680 Ом 5%

Rэ — МЛТ — 0,25 — 330 Ом 5%

Rб1 — МЛТ — 0,25 — 3,9 кОм 5%

Rб2 — МЛТ — 0,25 — 1,2 кОм 5%

Сэ — К50−6 — 100 мкФ — 10 В.

Расчёт каскада по схеме с общим коллектором

Рассчитать каскад, удовлетворяющий следующим параметрам: Rн = 200 Ом, Iвых = 0,1 мА, Iвх = 1 мкА, диапазон частот: fн = 30 Гц, fв = 6 кГц.

Решение.

1. Требуемый Кi = Такого коэффициента усиления можно достичь взяв транзистор с соответствующим. Применим транзистор 2Т301б, у которого достигает 120 с параметрами:

fгр = 60 МГц, Iкmax = 10 мА, UКЭmax = 30 В, Pкmax = 150 мВт.

2. Выбрав рабочую точку транзистора по входным и выходным характеристикам транзистора получим, что Iк0 = 3,5 мА, UКЭ0 = 2,5 В, Iб0 = 0,25 мА, Uбо = 0,77 В, тогда:

.

3. Примем ток делителя Iд = 6Iб0 = 1,5 мА

Коэффициент усиления по напряжению такого каскада КU 0,95.

4. Рассчитаем ёмкость переходного конденсатора:

.

Балансные (дифференциальные) усилители

Рассчитать ДУ на биполярных транзисторах с ГСТ, несимметричным входом и выходом. ЭДС входного сигнала Еr = 1,2 мВ, сопротивление Rr = 1,6 Ом. требуемый коэффициент усиления К = 15, сопротивление Rвх 47 кОм.

Решение

1. Для обеспечения малого дрейфа ДУ выбираем транзисторы КТ312А, имеющие малый тепловой ток и достаточно высокий коэффициент. Допустимое напряжение Uкэ max 15 В. Следовательно, Ек1 = Ек2 7,5 В. Амплитуда выходного напряжения Uвых = KEr = 151,2 = 18 мВ, тогда примем Ек1 = Ек2 = 7 В. Меньшие значения Ек затрудняют построение ГСТ.

2. Выбираем для транзисторов Т1 и Т2 рабочую точку с Uкэ0 = 3 В, Iк0 = 1 мА, Uбэ0 = 0,45 В. Тогда номинал резистора Rк составляет

В выбранном режиме h11э = 2 кОм, = 40, тогда

Примем R' э = 1,2 кОм, тогда

R вх. д = 2[h 11э + 0,5R' э(35 + 1)] = 47,2 кОм.

Примем Rб = Rr = 1,6 Ом, тогда:

Получили, что КU и Rвх удовлетворяют условию.

3. Рассчитаем ГСТ, для чего вначале определим потенциал коллектора транзистора Т3 относительно общей шины:

Uк3 = (Iб01Rr + Uбэ01 + Iк01) = 1,7 В.

Следовательно, падение напряжения на транзисторе Т3 и резисторе R3 составит Ек2 Uк3 = 7 1,7 = 5,3 В.

Выберем потенциал базы транзистора Т3: Uбэ = 4,5 В, Uкб3 4 В. Тогда падение напряжения U на резисторе R4 и диоде Д:

U = Ек2 Uбэ = 7 4,5 = 2,5 В

UR3 = U Uбэ03 = 2,5 0,5 = 2 В.

Т.к. при Iк03 = Iк01 + Iк02 = 2 мА, Uбэ03 = 0,5 В.

Тогда сопротивление резистора R3:

R3 = UR3/Iк03 =2/2 = 1 кОм.

Выберем ток делителя R4, R5, равным Iк03 = 2 мА. Тогда

R5 = (Ек2 U)/Iдел = 2,25 кОм.

Примем в качестве диода транзистор КТ312А в диодном включении, при Iэ = 2мА величина Uд = Uбэ0 = 0,5 В и поэтому

В итоге имеем:

Rк1 и Rк2 — МЛТ — 0,25 — 3,9 кОм 5%.

Rэ1 и Rэ2 — МЛТ — 0,25 — 620 Ом 5%.

R3 и R4 — МЛТ — 0,25 — 1 кОм 5%

R5 — МЛТ — 0,25 — 2,2 кОм 5%.

R6 — МОН — 0,25 — 1,6 Ом 5%.

Обозначение

Наименование

Кол-во

Конденсаторы

1

С1, С2

К50 — 6 — 5 мкФ — 16В

2

2

С3, С4, С7

К50 — 6 — 100 мкФ — 16В

3

3

С5, С6, С8

К50 — 6 — 50 мкФ — 16В

3

Резисторы

4

R1, R4, R14

МЛТ — 0,25 — 3,9 кОм 5%

3

5

R2, R5

МЛТ — 0,25 — 620 кОм 5%

2

6

R3, R6, R9

МЛТ — 0,25 — 1 кОм 5%

3

7

R7

МЛТ — 0,25 — 2,2 кОм 5%

1

8

R8

МОН — 0,25 — 1,6 кОм 5%

1

9

R10, R21, R23

МЛТ — 0,25 — 1 кОм 5%

3

10

R11

МЛТ — 0,25 — 47 кОм 5%

1

11

R12

МЛТ — 0,25 — 5,1 кОм 5%

1

12

R13, R19

МЛТ — 0,25 — 2 кОм 5%

2

13

R15

МЛТ — 0,25 — 1,2 кОм 5%

1

14

R16

МЛТ — 0,25 — 680 кОм 5%

1

15

R17

МЛТ — 0,25 — 330 кОм 5%

1

16

R18

МЛТ — 0,25 — 200 кОм 5%

1

17

R20

МЛТ — 0,25 — 47 кОм 5%

1

18

R22, R24

МЛТ — 0,25 — 130 кОм 5%

2

Диоды

19

VD1, VD2

КС 168 А

2

Транзисторы

20

VT1 — VT4

КТ 312 А

4

21

VT5

2 Т 301 Б

1

22

VT6

2 Т 301 Ж

1

23

VT7

КТ 815 Б

1

24

VT8

КТ 819 Б

1

25

VT9

КТ 818 Б

1

Литература

Степаненко И.П.: Основы теории транзисторов и транзисторных схем, М., «Энергия», 1977 г.

Мигулин И.Н., Чаповский М. З.: Усилительные устройства на транзисторах, Киев, «Техника», 1971 г.

Диоды и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 2. М., «Радиософт», 1998.

Транзисторы. Справочник. Выпуск 3 — 4. В 8-ми книгах, М. «Патриот», 1997.

Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Справочник. Часть 1. Конденсаторы. Резисторы. Моторные изделия. М. «Радио и связь», 1995 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой