Расчет выходного каскада усилителя

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2012 в 22:25, курсовая работа

Описание работы

Целью данной курсовой работы является проектирование бестрансформаторного выходного каскада усилителя на основе биполярных транзисторов.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………….………….………….…..……4
Выбор принципиальной схемы…………………………………………….……………….....5
Расчет выходного каскада……………………………….……………………….………………..9
Выбор выходных транзисторов......………………………….……………………….9
Выбор режима работы по постоянному току и построение линии нагрузки…………………………………………………………………………………………….11
Выбор предвыходных транзисторов и режимов их работы по постоянному току Построение линии нагрузки .…………………………...13
Определение основных параметров выходного каскада ............….15
Расчет элементов связи…………………………………………………………..….….19
Заключение………………………………………………….…………………………………………...22

Работа содержит 1 файл

5 вар курсач.docx

— 168.61 Кб (Скачать)
 

Федеральное агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение высшего  профессионального образования

Санкт-Петербургский  Государственный Университет  Низкотемпературных и Пищевых Технологий  
 
 

Кафедра электротехники и электроники 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка

к курсовой работе

«РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО КАСКАДА  УСИЛИТЕЛЯ»

По курсу  «Общая электротехника и электроника» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель работы                                                                 Дорошков А.В.

Выполнил студент                                                                        Кулаков Виктор

группы 231+3А 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение ………………………………………………………………………………………….………….………….…..……4

  1. Выбор принципиальной схемы…………………………………………….……………….....5
  2. Расчет выходного каскада……………………………….……………………….………………..9
    1. Выбор выходных транзисторов......………………………….……………………….9
    2. Выбор режима работы по постоянному току и построение линии нагрузки…………………………………………………………………………………………….11
    3. Выбор предвыходных транзисторов и режимов их работы по постоянному току Построение линии нагрузки .…………………………...13
    4. Определение основных параметров выходного каскада ............….15
    5. Расчет элементов связи…………………………………………………………..….….19
  3. Заключение………………………………………………….…………………………………………...22
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

     Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями. Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания. Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями. В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (в нашем случае), иногда, в некоторых специальных случаях, могут применяться и двухполюсники, например, туннельные диоды (используется свойство отрицательного сопротивления) и др..

     Целью данной курсовой работы является проектирование бестрансформаторного выходного каскада усилителя на основе биполярных транзисторов. В задачу входит :

- составление принципиальной  схемы выходного каскада, позволяющей  реализовать требуемые коэффициенты  усиления сигнала по мощности  и напряжению, а также обладающей  КПД не менее 40 %;

- подбор транзисторов, исходя из требуемой мощности  Рн в нагрузке, температуры окружающей среды tв и заданного либо выбираемого напряжения Еп источника питания;

- выбор оптимальных  режимов работы транзисторов  по постоянному току, обеспечивающих  малый уровень нелинейных искажений  в заданном интервале температур;

- определение электрических  параметров выходного каскада  по  переменному току( входного сопротивления Rвх , коэффициентов усиления по току Кi и мощности Кр и др.);

- нахождение минимально-необходимой  площади S радиаторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Выбор принципиальной схемы:

R2

 
 
 

Бестрансформаторный выходной каскад на комплементарных транзисторах с диодно-резистивной регулирующей цепочкой(VD1, VD2, Rп) 
 
 
 
 

  1. Расчет  принципиальной схемы
    1. Выбор выходных транзисторов
 

    Дано: вариант № 5

Rн, Ом Rr, Ом Uн, В fн, Гц fв, Гц ϕдоп, град tн- tв,  oС
6 6 10 300 2 15 0-50
 

Амплитудное значение коллекторного напряжения транзистора  VT3(VT4):

Ukm3 = √2UH = 14,2 В ,

Амплитуда импульса коллекторного тока транзистора  VT3(VT4):

I km3 = Ukm3/Rн = 2,4 А,

Мощность, выделяемая на нагрузке:

Pн = (Uн)2/ Rн = 33,6 Вт,

Необходимое напряжение источника питания:

En = 1,01*(Ukm3 +Ikm3 * rнac) = 15,1 В,

rнас ≈ 0,1−1 - внутреннее сопротивление транзистора в режиме насыщения, Ом (Принимаем  r = 0,3)

Так как величину источника питания следует выбирать из ряда (5, 6, 9, 12, 15,18, 24, 27, 36, 48) В, то принимаем  Eп=15 В.

Ориентировочная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Pк3 = 0,4* РН = 13,4 Вт.

Используя полученные значения Pk3, I km3, E п из компьютерной базы кафедры и

справочника по транзисторам, отдавая предпочтение приборам с  малым обратным

током Ik0, подбираем транзисторы КТ816A и КТ817A (VT3 и VT4).

На первом этапе  проверяем, что выбранные транзисторы  удовлетворяют по своим предельно-допустимым параметрам следующей системе неравенств:

Pk доп20 = 25 Вт > 1,4Рк3 = 18,8 Вт;

Uk3дon = 40 В > 2,2Eп = 33,2 В;

Ik доп = 3 А > 1,15*Ikm3 = 2,76 А 

Затем переходим  ко второму этапу, на котором проверяем могут ли транзисторы VT3 и VT 4 при наибольшей температуре своих корпусов (коллекторов) tkmax  рассеивать мощность, не меньшую, чем 1,1Pk3. Для этого рассчитываем

Р'кдоп = Pkдоп20[1-0,01(tkmax -20oC)] =  15 Вт,

где tkmax =tв + (15 …30) = 50 + 20 = 60  oC - максимальная температура коллекторного перехода; tв - верхнее значение диапазона рабочих температур, oC.

Транзисторы подходят, так как

Р'кдоп = 15 Вт ≥ 1,1Pk = 14,7 Вт.

Выписываем основные параметры выбранных транзисторов:

Pk доп20 = 25 Вт - максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе при 20 oC;

Uкэ доп  = 40 B - максимально допустимое постоянное напряжение между коллектором и эмиттером;

Ik доп = 3 А-максимально допустимый постоянный ток коллектора;

h21э min = 25 - минимальный коэффициент передачи тока базы в схеме общий эмиттер;

Tп доп = 125 oC (КТ816А) - максимально допустимая температура перехода;

Tп доп = 150 oC (КТ817А);

Rt n-k = 5 oC/Вт - тепловое сопротивление подложка- корпус;

Ik0 20 oС = 0.1 мА - обратный ток коллектора при 20 oC. 

    1. Выбор режима работы по постоянному  току и построение линии нагрузки.

Рассчитываем величину обратного тока коллектора при максимальной температуре по формуле:

Ik0 max = Ik0 20 oС * e008(tkmax -20) = 0,0025 А.

Задаемся током  покоя коллектора Ik03 транзисторов VT3(VT4) из соотношения:

Iok3 > (10 …30)*Ik0max =  0,075 A.

Ток покоя Ik03 должен быть, как минимум, в 10- 30 раз меньше амплитудного значения тока коллектора, поэтому осуществляем проверку

Iok3 = 0,075 < (0,03 … 0,1)Ikm3 = 0,07 *2,4 = 0,168 А,

Условие выполняется, следовательно транзистор подобран правильно.

На семействе выходных характеристик транзисторов VT3(VT4) строим нагрузочные прямые по переменному току с координатами: 

                           
                             
                             
                             
                             
                             
                             
                             
                             
                             

Информация о работе Расчет выходного каскада усилителя