Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 22
Текст из файла (страница 22)
С другой стороны, каскад на транзисторе Т, должен обеспечить следующее уизление: Кщ — — и„ /Е„= 6,6/0,6 = 11. Такое усиление можно получить, задавшись током покоя транзистора Т„ равным 5 мА. Выбрав Ем = 2 кОм, обеспечим режимное значение У „= 5 В. Из формулы для Кш при гн = 5 Ом и Вз = 50 находим сопротивление эмнттерного резистора Еко регулирующего усиление каскада на Т,. Содротнвление Еи = 47 Ом обеспечивает необходимый коэффициент усиления каскала предварительного усиления на Т,. 9.
Амплитуда входного тока транзистора Тз (7„„„Е, 0:,6 Е„+Е ~ 0,(гн+Ея) 50(5+47) 0,23 10 з А=0,23 мА. 10. Коэффициент усиления по мощности лля рассчитываемого усилителя Р„2Р„2 2,2 Р,„17вх 1 0.6'23'10 к 5,3. Определить максимальный коэффициент полезного действия однотактного трансформаторного усилителя мощно- стиврежимеА,еслизадано,что Е„=10 В, 17 ь=1,5 В, Р„= = 0,5 Вт, сопротивление первичной обмотки выходного трансформатора г, = 10 Ом.
Принять коэффициент полезного действия выходного трансформатора равным 0,9. Отеип: 35/. 5А. Определить максимально возможную мощность на выходе двухтактного усилителя мощности, работающего в режиме В. В усилителе использованы транзисторы с предельно до- пустимой мощностью Р„„=2 Вт. Максимальное значение коэффициента использования напряжения источника питания 8 принять равным 0,9. Отвея: 9,6 Вт. 5.5. Определить минимальную предельно допустимую мощность транзистора при работе двухтахтного усилителя мощности в режиме В, если максимальная мощность на выходе усилителя Р,.„=З Вт.
Принять максимальное значение коэффициента использования напряжения источника питания ~=0,85. Оавои: 0,75 Вт. 5.6. Определить минимальную предельно допустимую мощность транзистора, работающего в однотактном усилителе (режим А), если задано, что Е„= 10 В и сопротивление нагрузки холлекторной цепи й„= 100 Ом. Активным сопротивлением обмоток трансформатора пренебречь. Принять, что с=0,95. 0гивои: 0,95 Вт.
5.7. Определить максимальный коэффициент полезного действия двухтактного усилителя мощности в режиме В, если заданы значения нагрузки в ксллекторной цепи й„=1 кОм, мопсность Р„= 5 Вт, выделяемая в нагрузке, и напряжение источника питания Е, = 25 В. Оевепп 63;4. 5.8. Определить необходимый коэффициент трансформации выходного трансформатора для однотакпюго усилителя мощности, работающего в режиме А, если заданы величины й„= = 5 Ом, Р„= 10 Вт, Б„= 20 В и ~=0,85.
Коэффициент полезного действия трансформатора считать равным единице. Отвал: 0,59. ГЛАВА б УСР)ЛИПЛИ ПОСТОЯЯНОГО ТОКА Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиленна сигналов, медленно меняющихся во времени, спектр которых содержит гармонические составляющие с частотой вплоть до ге=0. Верхний частотный диапазон УПТ определяется свойствами используемых активных элементов. По способу усиления сигнала различают: 1) УПТ с гальванической связью между каскадами, 2) УПТ с промежуточным преобразованием, в которых усиливаемый медленно меняюп1ийся сигнал преобразуется в переменный сигнал болыпей частоты, усиливается усилителем переменного тока и затем детектируется на выходе усилителя. Расчет данного типа усилителей аналогичен расчету усилителей переменного тока и в настоящей главе не рассматривается.
Гальваническая связь мехслу каскадами в усилителях первой группы обусловлена невозможностью применения разделительных элементов типа конденсаторов и трансформаторов (на частоте в = 0 их коэффициент передачи равен нулю). Это приводит к возннкновешпо дрейфа напряжения на выходе усилителя и затрудняет последовательное соединение каскадов друг с другом, поскольку необходимо согласовывать (уравнивать) напряжения соединяемых узлов схемы в режиме покоя.
5 6.1. НЕБАЛАНСНЬЖ УСИЛНТЕЛИ Схема трехкаскадного усилителя постоянного тока с гальванической связью приведена на рис. 6.1. Чередование транзисторов типов р-л-р и л-р-л в усилителе облегчает задачу согласованна уровней напряжения соединяемых каскадов. Замена резистора и, стабилитроном (показано пунктиром на рис.бй) позволяет увеличить коэффициент усиления по напряжению. Для стабилизации режима покоя каскадов введена цепь отрицательной обратной связи на резисторах й и л,. Эта обратная связь существует и для усиливаемого сигнала, снижая ям и стабилизируя коэффициент усиления Кс.
+г„Недостатком расаюотрен- 1 г 4р ® хж "хг ного усилителя является выл и к(ж- +(яр д сокий температурный дрейф, д,, т т г„минимальное значение котот- -ялл "' г гк рого, приведенное ко входу, , ) )я; г т гм равно температурному коэффициенту напряжения Уы (7]: Рис. 61 ем -, = ) е ) ьп 2,2 мВ/'С. 6.1. Рассчитать усилитель с гальванической связью ;рис. 6.1), обеспечивающий (У, = ж 3 В на нагрузке И„= = 5 кОм.
Требуемый коэффипиент усиления Кс > 100 в диапаюне частот от О до 10 кГц. Решение 1. В заданном диапазоне частот при Р, =(Я /(2Я„)= = 0,9 мВт для построения усилителя можно использовать лю- бой малокгопщый транзис- +азв +язв тор. Выбираем ннзкочастот- Рм гак 4е )Ука ный транзистор типа МП40 км У -Зз =20 мА и (У„, = -ок ° 1 %, „ =15 В. кь и Г Укккак 2. Для получения (У,„„= -б.гд -атв = жЗ В достаточно взять ~Ц бз Ек, = Е„з = 6,3 В, что не пре- ук .6З высит (У . Так как при (У,„= 0 на выходе в точке а потенциал должен быль равен нулю, то (У =Ек, и (Уюи+ Й1„до=Еен Ток нагрузки Х„=(У /И„= =0,6 мА.
Ток через резистор И„, при подаче на базу транзистора Т максимального запирающего сигнала должен превыщать ток нагрузки на величину У„з„и (рис. 62, а). Если принять ж 0,2 мА, то И„= —" — — — —. — '= 4,14 кОм. Тогда кк ккк в режиме покоя при (У,„=-О(У„=О) Ек, 6,3 Ук =1 = * = — '=1,5 мА. кзо якзо Икз 4,14 При подаче на базу транзистора Тз максимального отпираю- щего сигнала (рис. 6.2,6) ток через резистор И„, Š— ( — (У „) 03 Уя з к = = — кк2,2 мА. Икз 4*14 Ток транзистора Тз в этом режиме Ук, = Ук+ У„= 0.6+ 22 = 2„8 А. кз Выбирая.
остаточное напряжение на транзисторе 1У з =0,8 В, определим И,з.' ~Ео~ — (У вЂ” (У з 63 — 3 08 У,а 2,8 Следовательно„в режиме покоя лри (У =0 (У* зо = Екг У,озй 3 = АЗ вЂ” О 89 1 5 = 5 В и Уозо — — — "~ = — '= 0„075 мА. 1„~ 1,5 20 3. Проведем расчет 1-го и 2-го каскадов. Если принять напряжение 1Уоло — — 0,3 В, то падение напряжения на резисторе К„, (Уякзо=Екз — (У за+ (Увез=63 — 5+03= 16 В.
Поскольку ток нагрузхи второго касхала, равныи Увхв Зюстаточно мал, выберем 1„, = 0,5 мА. Тогда Е„З = 1,6У0,5 = =3,2 кОм. Распределение напряжений между транзистором Т, и резистором Е,З целесообразно произвести после расчета 1-го каскада. В 1-м каскаде при (У = 0 напряжение на базе транзистора Тх относительно земли практически равно нулю, так как при Ущх — — 1ап —— 0,%5 мА н Я,=1 кОм величина Ую!Е„=0,025 В. Тогда напряжение на резисторе И„равно П„,щ —— Е„З вЂ” (Уас! —— =6,3-0„3=6 В и при 1яз1=0,5 мА сопротивление Е„= =12 кОм. Для ослабления местной отрицательной обратной связи по току, вносимой резистором Вю применим в эмиттерной цепи усилителя сгабилигрон типа КС168 с параметрами (У ! = 6 В и Е„! = 28 Ом.
Поскольку минимальный ток стабилизации стабнлитрона равен 3 мА, необходимо включить резистор ЕЗ, сопротивление которого Ен +1Екх! — 1У. 1 12,6 — 6 В! — " " — ' — 2,2 кОм. Укх1 я!и 3 Поскольку первый каскад работает с малыми сигналами, а также для увеличения номинала Л„напряжение (У„,!в транзистора Т, можно выбрать порядка 1,5 В. Тогда 1Уяк!в = Екх + ~ Ее ! 1Ук,!о - (Уюхо = 12 6 6 1.5 пк = 5,1 В и Вк! =(У!а!с(1„!з = 5,1)0,5 = 10,2 кОм. Падение напря- жениЯ на И,З (Ух,хв — — Пя„щ — 1У,ЗЗз = 5,1 — 0,3 = 4,8 В.
Для умень!пения глубины местной отрицательной обратной связи через резистор хх,з создадим требуемое падение напряженна (Уя„л = 4,8 В путем вюпочения стабилитрона типа КС147 А (П =4,8 В, .й =56 Ом). Для создания необходимого тока У 2 . = 3 мА включим в схему дополнительно резистор У12 с сопротивлением Е„, + ) Екз) — 1У„З 12„6 — 4„8 ЕЗ— — 2,6 кОм.
(к!зппп 3 4. Расчет коэффициента усиления усилителя К, и резисторов цепи обратной связи. Коэффициент усиления схемы (х!( хк1 3 вхп Р2( хк2 З хвхЗ) ! 3( кз !! хкк) ~п ' = Кш~п2~сз Е Л Е вх! вх2 вхэ (6.1) 3Десь Е,„х = Узко! + Фхм„+ 1) й 1 = гв! + (гн + В,) 91 + 1) =220+(50+28)(20+ 1) = 1858 Ом Ш 1,8 кОм, Е 2 =гы+ + (бг,а;а + 1) (гаг + Рзааг) = 220 + 21 (50 + 56) = 2,3 кОм, К,„з = = гм + ((Зз„,ь, + 1) (г з + В,з) = 220+ 21 (16+ 890) = 19,24 кОм. При расчете принято гул = гег = газ = 220 Ом, у„= г„= — = чза з озз 25 25 25 = — -=50 Ом и у,з— - — = — =16 Ом.
После подстановки 0,5 1аоз 1.5 в (6.1) получаем 10,212,3 3,2(19,24 4,14(5 1,8 2,3 19,24 По заданию, Ксу, аум = 100. Поскольку в схеме имеется избыток усиления, целесообразно ввести параллельную отрицательную обратную связь по напряжению с глубиной Ксуа 1180 Каууа, ча:б При глубине обратной связи Г = 11,8 для выбора элементов цепи обратной связи можно использовать упрощенные формулы и считать, что К „, =К„у„= = 100. Каа г Если К, = 1 кОм, то К,,= 100 кОм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
