Расчёт усилителя мощности (1083273), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

, обычно U_{кэ min} ≈ 3  4 (В).

Из списка номинальных значений напряжений источников постоянного питания выбирается необходимое значение и принимается величина E_п=30(В).

Рассчитывается мощность, потребляемая оконечным каскадом

где I_кср – средний ток транзисторов при максимальной амплитуде.

(мА)

Соответственно определяется значение мощности (Вт)

Далее рассчитывается мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора выходной цепи

=

если = (Вт)

При этом следует иметь в виду, что

Выбирается пара комплементарных транзисторов Т₃, Т₄ средней мощности, которые должны удовлетворять следующим условиям.

1. (104,2 мА< 0,3А)

2. U (80 В> 60 В)

3. (0.34475 Вт < 0.5 Вт)

4. (9.2 кГц < 5000 кГц)

где I_{к доп}, U_{кэ доп}, – предельные параметры транзисторов.

На основании этих условий выбирается пара комплементарных транзисторов KT502Б и КТ503Б, имеющая параметры [1]

Таблица 3.1

Рис.3.4 Зависимость статического коэффициента передачи тока от тока эмиттера(КТ502Б p-n-p типа)

Рис.3.5 Зависимость статического коэффициента передачи тока от тока эмиттера(КТ503Б n-p-n типа)

3.3. Выбор операционного усилителя

для схемы выходного каскада

Осуществляем выбор операционного усилителя для схемы бустера.

Выбор производится из следующих соображений:

• По напряжению  U_н,

• По току:

Рассчитаем ток потребления ОУ , исходя из базового тока выходного транзистора схемы. Если считать, что для бустера напряжения

= (мА)

Тогда = = (мА)

Для бустера тока (рис.3.1) справедливы соотношения:

.В свою очередь

Таким образом, значение оказывает влияние на выбор ОУ для бустера напряжения.

• По частоте усиливаемого сигнала

f > fв, где f =f_Т и fв верхняя граничная частота (из задания),

Исходя из вышеперечисленных условий, производится выбор ОУ для бустера [1]. Принимается ОУ K140УД5Б, параметры которого представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Функциональная и принципиальная электрические схемы данного ОУ представлены на рисунке 3.6

Рис.3.6. Функциональная и принципиальная электрические схемы операционного усилителя типа K140УД5Б

3.4. Полный расчет бустера

Производим полный расчет схемы выходного каскада

3.4.1. Расчет схемы бустера напряжения, управляемого по цепям питания ОУ.

Сопротивление резистора R₇ выбирается из условия максимального

тока, потребляемого операционным усилителем

Определим токи через транзисторы VТ₃, VТ₄

(мА)

где ток обычно принимается равным 1 мА в классе усиления АВ.

Напряжения на базах транзисторов VТ₁, VТ₂ задаются параметрическими стабилизаторами R₁ VD1 , R₂ VD2 (рис. 3.2) и определяются выбранными стабилитронами или светодиодами. Обычно значение напряжения на диоде равно 0.7 В.

Сопротивления резисторов R₅, R₆ выбираются из условия обеспечения режима АВ в транзисторах выходной цепи

(Ом).

Принимаются номинальные значения сопротивлений (Ом)

Мощность, рассеиваемая каждым из транзисторов Т₁, Т₂, равна

(Вт).

На основании проведённых расчётов выбирается пара комплементарных транзисторов VТ₁, VТ₂ . удовлетворяющих следующим требованиям. Числовые значения в скобках обязательны:

1. {0,1(А)>0.01122(А)}

2. {50(В)>30(В)}

3. {0.25(Вт)>0,202(Вт)}

4. {100(МГц)>9.2(кГц)}

Принимаются транзисторы малой мощности [2], параметры которых приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Рис.3.7 График зависимости коэффициента передачи от тока коллектора для транзистора КТ3102(n-p-n типа)

Рис.3.8 График зависимости коэффициента передачи от тока коллектора для транзисторов КТ3107(p-n-p типа)

Сопротивление резистора R₁ бустера напряжения зависит от входного тока ОУ и находится из выражения следующим образом. Так как обычно коэффициент усиления выходного каскада УМ лежит в пределах 3 – 5 то принимаем К_u.УМ = 4. Тогда и с учетом входного тока ОУ I_{вх ОУ} находится сопротивление резистора R_{1 .} Найденное значение сопротивления может иметь большое значение. С учетом условия, что для ОУ, выпускаемых отечественной промышленностью, это сопротивление лежит в пределах (5 10) (кОм), принимается номинальное значение сопротивления резистора R₁=10(кОм).

Тогда с учетом местной обратной связи в схеме выходного каскада УМ находится сопротивление R₈

(кОм)

Принимается номинальное значение сопротивления 43 кОм .

Рассчитывается сопротивление резистора R₃

(кОм)

Принимается номинальное значение сопротивления =8,2(кОм)

Диоды VD1 и VD2 выбираются в соответствии с условиями:

,

где - токи базы транзисторов VT₁, VT₂.

_=0,63 (мА).

, -допустимые диапазоны изменения тока стабилитрона.

Выбираются стабилитроны КС139А [5], имеющие

1. I_ст=10(мА),I_{ст min}=3(мА),I_{ст max}=70(мА)

2. U_ст=3,9(В)

Сопротивления резисторов R₂ и R₄ находятся как

(кОм),

и принимаются в соответствии с номинальными значениями сопротивлений (кОм)

Конденсатор С₁ служит для коррекции частотной характеристики бустера и выбирается из выражения

,

где один из параметров транзистора выходного каскада ОУ (обычно 120 – 150),

принимается для транзисторов VТ₁, VТ₂ при I_К =I_Н.для VТ_1,2.

-постоянная времени в области верхних частот

После расчетов принимается конденсатор, имеющий емкость номинального значения .

3.5. Построение семейства выходных

вольтамперных характеристик

В подразделе производим построение семейства выходных ВАХ выходных транзисторов оконечного каскада. Строятся они при использовании справочной зависимости коэффициента передачи тока одного из транзисторов выходной цепи [3], принятых в подразделе 3.2, от тока коллектора или тока эмиттера. График зависимости = f (I_к) или = f (I_э) в общем случае имеет вид (рис.3.4)

Для построения семейства выходных ВАХ транзистора находим значения коэффициентов или h_21э для каждого из значений принятых токов. Обычно принимаются 6 – 8 значений токов. Исходя из найденных величин h_{21э i} при i-ом значении тока определяются значения токов базы . Все значения токов коллектора (эмиттера) и найденные коэффициенты h_21э и токи I_бi заносятся в таблицу 3.4.

Таблица 3.4.

Под углом наклона к оси абсцисс через начало координат проводится линия критических режимов.

Рис.3.9 Аппроксимация к построению выходных ВАХ транзистора

Рассчитаем наклон ВАХ (таблица 3.4).

=40(В).Принимаем r_кб=700(кОм).Следует определить приращение коллекторного тока с учетом выражения . С другой стороны . Полученные значения ∆I_к заносятся в таблицу 3.5.

Характеристики

Список файлов домашнего задания