150196 (Генератор синусоидального напряжения), страница 2

При следует отдавать предпочтение трансформаторному каскаду.

Выбор транзисторов для выходного каскада усилителя мощности производят по рассеиваемой в нем мощности, граничной частоте усиления и допустимым напряжениям и токам.

Для выходного каскада усилителя, работающего с двумя источниками питания, напряжение каждого источника выбирается из условия Ек=Uвых.макс+Uост

Ек=20+2=22В

Наибольшее напряжение на транзисторе в таком каскаде примерно равно удвоенному напряжению питания:Uкэюмакс=2*22=44В

Наибольшая мощность, выделяемая в каждом транзисторе выходного каскада для синусоидального сигнала равна

Определяем Rн

Ом. Тогда Рк.макс= =7,85Вт

Выбор транзисторов по току

А

Частотные свойства выходных транзисторов должны соответствовать требуемой полосе пропускания всего усилителя. Граничная частота усилителя

fгр.=2…4fмакс=4*200000=800кГц

Выбираем пару комплиментарных транзисторов КТ 853-КТ829, которые имеют параметры Uкэм=45-100В, Iк=8А, Рк=60Вт,

Уточняем Uост=1,5В, тогда, Следовательно, стоит отдать предпочтение бестрансформаторному каскаду.

По полученной мощности рассчитываем площадь радиатора по формуле

=123,045кв.см

где Кт-коэффициент теплоотдачи, зависящий от материала, конструкции и способа обработки теплоотвода.

Для черненого ребристого алюминиевого теплоотвода обычно принимают Кт=0,8*10^-3Вт/С*кв.см

tп-температура перехода, обычно ее принимают на 5…10 градусов ниже предельно допустимой

tc-температура среды, максимальная температура по заданию

Rпп-тепловое сопротивление переход-корпус

Rкк-тепловое сопротивление корпус-теплоотвод.

Выбираем Iко=0,05Iк.макс=0,08А

Ток базы определяем следующим образом Iб.макс=Iк.макс/ =2мА

Напряжение база-эмиттер максимальное определяет по входным характеристикам транзисторов.Uбэ=1,7В (см.приложение)

Номинальные значения резисторов базовых цепей выходных транзисторов определяем по формуле: =752Ом, где Uбэ.откр=1В

Мощность, рассеиваемая на резисторе Р= =3,61мВт

Транзисторы для предоконечного каскада усилителя мощности должны иметь следующие параметры:

Uкэ.макс=32В, Iк.VT1.макс=Iб.VT3.макс=Iк.VT3.макс/ =2мА, Рк.макс=Uкэ.макс*Iк.макс=0,064Вт

Этим требованиям отвечает пара комплиментарных транзисторов КТ3102-КТ3107, имеющих:Uкэ.макс=40В, Iк=100мА, Рк=150мВт,

Резисторы R8 и R9 определяют коэффициент усиления, поэтому R9/(R8+R9)=1/Киок=1/2

R9=R8

Ток через резисторы R9 и R8 должен быть на порядок больше чем ток базы выходного транзистора IR8,R9 >10Iб.ок

Uвых/(R8+R9)>10Iб.ок

Uвых/10Iб.ок>R8+R9

1кОм>R8+R9

R8=R9=500Ом

Цепь смещения рассчитываем из условия покоя каскада

Iко=0,08А

Iб.п.ок= Iко/ =100мА/750=130мкА, (берем ток покоя коллектора примерно равным 100мА)

Ток базы покоя оконечного каскада является током покоя коллектора предоконечных транзисторов, т.е. Iк.VT1.п.=Iб.VT3+IR7

IR7=Uб.э.п.ок/R7=1.1/820=1.3мА(напряжение база-эмиттер покоя оконечного каскада находим по входным характеристикам транзистора VT3)

Iк.VT1.п.=1,4мА

Iб.VT1.п= Iк.п.VT1/ =1.4*0.001/60=23мкА

По входной характеристике транзистора VT1 определяем напряжение база-эмиттер покоя, которое равное прямому падению напряжения на диодах.

Uпр.=Uбэ.п.=0,6В(при Iпр.>10Iб.п.VT1, Iпр.=0,23мА)

Подбираем диод КД228, имеющий следующие характеристики:

Iпр.макс=7,5А

Uпр.макс=0,65В

Рассчитаем резисторы R5 и R6

IR5=Iб.п.VT1+Iд.=0,25мА

UR5=Eк-Uб.э.п.VT1=22-0.6=21.4В

R5=21.4/0.25мА=85,6кОм

РR5=21.4*21.4/85600=0.00535Вт

Сопротивление R1 определяет входное сопротивление усилителя мощности, и должно составлять порядка 10кОм. Берем R1=47кОм, т.к. это сопротивление рекомендовано для большинства усилительных устройств.

R3=47кОм (для того чтобы не было разбаланса)

РR1=Uвх^2/Rн=0,1914мВт

PR3=6.148мВт

Сопротивление R2 определяет коэффициент передачи УМ в целом,

мы задались =1/Ки=0,15

R2/(R2+R3)=0.15

R2=8294Ом

Напряжение на инвертирующем входе равно напряжению на неинвертирующем и равно 3В

Р=U^2/R=0.001Вт

Конденсатор С1 выбираем из условия, что C1 и R1 высокочастотный фильтр первого порядка, =R1*C1>1/2* *fн

С1=0,17мкФ

2=C2*R2>1/2* *fн

С2=6мкФ

Расчет источника питания

VT1

VD1-VD4

TS1

C1

C2

+

+

R1

R6

VD3

VD4

R2

R3

R4

R5

R7

R8

R9

R10

VT2

VT3

VT5

VT6

VT7

Напряжение на выходе выпрямителя Uвых.выпрям=Uост+Uвых.макс. Выбираем Uост=2В, тогда Uвых.выпрям.=22+2=24В

Напряжение пульсаций на конденсаторе фильтра берется в пределах 10% от рабочего напряжения, и равно

Тогда С= =2560мкФ

С учетом напряжения пульсаций Uвых.выпр=24+4=28В

Т.о. мы получили напряжение на выходе выпрямителя при самом низком напряжении в сети (-15%), тогда на уровне 220В мы будем иметь напряжение

28/0,85=33В

а при максимальном напряжении сети (при +10%)

33*1.1=36.3В

Т.о. рабочее напряжение мы выбрали правильно.

Сформируем требования к трансформатору:

Выбираем трансформатор ТПП259 с габаритной мощностью Р=31Вт

Выбираем диоды для мостового выпрямителя по следующим параметрам

Данным параметрам удовлетворяем диод Д202 с параметрами

Проведем расчет стабилизатора напряжения

В качестве транзистора VT1 берем мощный транзистор, который должен иметь параметры:

Выбираем те же транзисторы что и для усилителя мощности, КТ853,КТ829.

Транзисторы для дифференциального каскада стабилизатора должны иметь следующие параметры:

Берем транзисторы КТ3102,КТ3107, которые имеют следующие характеристики

В качестве элемента, задающего опорное напряжение стабилизатора, выбираем стабилитрон КС191Ж с напряжением стабилизации

Рассчитаем значения резисторов, входящих в каскад.

Рассчитаем значеня резисторов делителя напряжения. Ток делителя на порядок выше чем ток базы транзистора VT3

Резистор R4 позволяет подстроить номинал напряжения, т.е. из 220кОм 10% уйдет на подстройку, т.о. R4=22кОм

R5+R3=198кОм

R3/R5=1/2

R3=66кОм

R5=132кОм

Список литературы

1 Гудилин А.Е. Руководство к курсовому проектированию по электронным устройствам автоматики. Методические указания.Челябинск.1985

2 Гендин Г.С. Все о резисторах.-М.:Телеком,2000

3 Перельман Б.Л. Полупроводниковые приборы. Справочник.- М.:Микротех.1996