Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 22
Текст из файла (страница 22)
алнзко к нулю. При полном размахе напряжения на нагрузке мощность в нагрузке иас Е 2/(2Е 21. Мощность, потребляемая от источников питания обоими транзисторами, Ро = 2Е,1„„,/к, (5.281 гле 1„= У„ь/Ко — максимальная амплитуда тока в нагрузке. коэффиш1ент полезного действвя 11 = Р„,/Ро = к/4 = 78,5%. (5.29) Максимальная мощность рассеивается на транзисторе не при полной амплитуде напряженпя на нагрузке, а при (/„= — Е„,; 2 (5.30) л в этом случае на каждом транзисторе рассеивается мошность Е2 (5.31) с Для уменьшения нелинейных искажений„возникающих нз-за большой кривизны начального участка входных характеристик.
двухтактный эмиттерный повторитель часто используется в режиме АВ. Для этого через транзисторы Т, и Тз задается ток покоя, составляющий незначительную часть максимального тока в нагрузке: 1)а рис. 5.11 приведена схема двухтактного каскада, работающего в режиме АВ. Для обеспечения малого значения така покоя следует приложить постоянное напряжение порядка 1,4 В между базами транзисторов Т, и Т,.
Если напряжеш1я (/2 и (/2 равны между собой, то выходной потенциал покоя равен входному потенциалу покоя. Дополнительные резисторы Е, и Яз, создающие отрицательную обратную связь по току, обеспечивают стабилизацию тока покоя в широком диапазоне рабочих температур. Вместе с тем резисторы Нг и Яз включены последовательно с Н„, и поэтому они снижают мощность, отдаваемую в нагрузку. Рис. 5.11 Рис. Е12 Для нормальной работы двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности необхолилю включение предоконечного каскада.
На рис. 5Л2 приведена схема усилителя мощности, в которой в качестве предоконечного каскада используется каскад на транзисторе Т,. При расчете такого усилителя мощности обычно заданы мощность Р„и сопротивление нагрузки Х„. Мощность, которую долины выделить транзисторы обоих плеч усилителя, можно опрелелить с некоторь-м запасом: Р ) 1,!Р„. Переменные составляющие коллекторного тога и напряжеаия равны соответственно 1„и = )/2Р/Х,и 1/ии = 2Р/!« Минимальное напряжение в цепи коллектор — змиттер транзисторов Тз и Тэ находят из выходных характеристик транзисторов.
Напряжение (/ должно отсекать нелинейную часть выходных характеристйк в области малых коллекторных напряжений (рис. 5.13). Выделяемую оконечным каскадом мощность Р = (/„1„ /2 определяют графически как площадь треугольника АЕС. Напряжение источника шгтання на основании рис. 5.!3 удовлетворяет неравенству Е„~ (/,. + и ~ (0,4-:О 5) (/„, . Начальный ток 1,4 через транзисторы обеспечивают соответствующим выбором величин резисторов Х„Хз, Х, и Л,.
С одной стороны, для повышения экономичности этот ток должен быть по возможности меньшим. С другой стороны, при малых 1„4 увеличиваются нелинейные искажения сигнала (искажения типа «ступеньки»). Рост начального тока 1„4 приводит к увеличению среднего значения тока, потребляемого тран- зистором от источника питания и приближенно определяемого по формуле 1„р — — 1„ /к. Потребляемая каскадом номинальная мощность Рв — — 2Е,!„ коэффициент полезного действия каскада т) = Р/Рм Для расчета входной цепи усилителя необходимо располагать входными характеристиками транзисторов Тз и Тэ.
Исходный и максимальный то- Рис. 5.15 ки базы определяюэ. как 1,х = =14/()м 14»=1н„,/(3~~в. Ис~одное и м~~с~мал~н~е значения напряжения базы (/44 и (Уе находят по входной характеристике при средней величине би Затем определяют величину (/,„= (У„„+ (/ и, подсчитывают входную мощность Р,„= 1 = — (/ми1~ и коэффициент усиления по мощности Кр = 2 1 них/Рки ПРИМЕРЫ И ЗАДАкгИ 5.1. Рассчитать однотактный транзисторный усилитель мощности, изображенный на рис.
5.1, если заданы ееличнна сопротивчения нагрузки Х„= 5 Ом и мощность в нагрузке Р, =2 Вт. Напряжение источников ш:тания Е„= — !5 В и Ез +!5 Решение !. Определпм мощностгч которую лолжсн отдавать транзистор, выбрав КПД выходного трансформатора т) = 0,8: Р, „=- Р„,1г) = 2/0,8 = 2,5 Вг. 2. Примем, что падение напряжения па сопротивлении первичной обмотки выходного трансфорыатсра ЛЕ, = 0,!Е, = = 1,5 В и по напряжение (/,,„= 0,5 В (см.
рнс. 5.2). Опредслям величину амплитуды переменной составляющей напряжения на коллекторе: С „= ń— Лń— (/„г = 15 — 1,5 — 0,5 = 13 В. 3. Максимальное напряжение на коллекторе гранзистора 1/„„,,„ж2б В примерно в два раза больны велипшы (/,,и 4. По величинам Р, и (/, выбираем подходящий транзистор, например транзистор Н202Э, имеющий максималы;ую 143 мошносп рассеяния с внешним радиатором Р„,„= 1О Вт, допустимое напряженна коллектор — эмиттер окэ, = 30 В, (3м = 20.
5. Амплитуду переменной составляющей коллекторного тока опрелелим из форлгулы (5.2): 2Ре~ ем 2Р,„, 2 2,5 0,384 А = 384 А. (У„13 6. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи переменному току (У„„13 10. Коэффициент усиления по мощности каскада К ~= — 20 Р 0,125 5.2. Рассчи~ать двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности, изображенный на рис.
5.12, если заданы мощность в нагрузке Р„= 2 Вт и сопротивление нагрузки Е„= 10 Ом. Усилитель работает от источника сигнала с параметрами Е, = 600 мВ и Е, = 10 Ом. Решение отсюда коэффициент трансформации выходного трансфор- матора — ф= 0 — -0,43. 7. Координаты точки покоя (точка 0 на рис. 5.2) находим из соотношений 1ю = 1*щ + 1гтв м 1кв = 384 мА, (Укс — — (У,„+ (У„вв — — 13 + 0,5 = 13,5 В, отсюда КПД каскада Р, 2,5 г) — ' — = ' = 0,483.
1 (У„0,384.13,5 8. Ток смещения в эмнттерной цепи 1,в определим через коэффициент оц (3 ь 20 1ю 483 = 0,954, тогла 1,с = — = = — 507 мА. (3„в+1 20+1 ' ' а „0,954 По входной характеристике находим (У,о-— 0,6 В. Тогда, приняв ЛЕ, = 0,1Е„получим Š— УЗŠ— (У с 15 — 0,6 — 1,5 Е 1 0507 ' 25О . 9. Определим среднее за период входное сопротивление усищпеля и необходимую входную мощность !см.
формулы (5.9) и (5.10)]: (У',„, + (У';„0,6 + 0,34 1кю+ 1эт 507+ 507 ((У' + (У, "3(1' + 1,"„) (0,6+ 0,34Ц0,507+0,507) 1. Определим с небольшим запасом мощность, которую должны вьщелять транзисторы обоих плеч каскада: Р > 1,1Р„= 2,2 Вт. 2. Требуемое максимальное значение коллекторного тока 1 = — = =0,66 А. 3. Минимальное напряжение в цепи коллектор — эмиттер определим по выходным характеристикам транзисторов. Остаточное напряжение (У должно отсекать нелинейную часть характеристик.
Примем (У ж1 В. 4. Требуемую амплитуду напряжения на нагрузке (У найдем нз формулы 2Р 2 ° 22 — — = — =6,6 В. 1„„0,66 5. Необходимое напряжение источника питания Е„> (У + + (У„„= 6,6 + 1 = 7,6 В. Возьмем с запасом Е„= 8 В. 6. Выбираем лющные транзисторы Т, и Т, по значению отдаваемой людности Р и максимальному напряжению на коллекторе.
Подходящими транзисторами с противоположным типом проводимости (так называемой комплементарной парой) являются транзисторы типа КТ814А и КТ815А. Примем, что среднее значение коэффициентов усиления по току )3 = 25. Тогда 1 = 1„,Я3 = 0,6У25 = 0,015 А = 15 мА. 7. Рассчитаем цепь базового делителя Е~-Ем Потенциал базы транзистора Тз в состоянии покоя выберем, исходя из необходимого начального тола через транзисторы Т, и Тз и вида входных характеристик. Пусть 1„.
„= 10 мА, тогда 1ь „,„—— =0,4 мА. Из входных характеристик находил~ (Ум, = 0,45 В. Примем ток делителя 1, равным 0,8 мА, тогда 145 ń— (/»ь „8 — 0,45 К, =Кз= —" ".= ' =63 кОм, 1, + 1в „' 0,8 + 0,4 (/въ.,а, 0,45 Кз = Кз — — '* " — — — ' — — 0,56 кОм. 1, 0,8 8. Рассчитаем каскад прелварнтельного усиления на транзисторе Т,.
Козффиииент усиления каскада на Т, определяется выражением (3»К'г ! К„з К.г 1((3зК + Кг) К„+ Кеп К„/(3, + г„+ К„' где Ква =ты+(г„+К„Н1+(3»), К з (3»К„+К» при условии достаточно высокоомных резисторов К, и К, (3» = 25— козффнш»ент передачи тока базы транзисторов Т, и Тз. С лругой стороны, каскад на трянзистаре Т, должен обеспечить слелуюшее усиление: Кщ — — и„ /Е„= 6,6/0,6 =11. Такое усиление л»аж»»о получит»ч задавшись током покоя транзистора Т„ равным 5 мА. Выбрав К„, = 2 кОм, обеспечим режимное значение (l„г = 5 В. Из формулы лля Кш при г„= 5 Ом и (3, = 50 находим сопротивление эмиттерного резистора Кя, регулирующего усиление каскада на Т,.
Сопротивление К.„= 47 Ом обеспечивает необходимый коэффициент >силения каскада предварительного усиления на Т,. 9. Амплитуда входного тока транзистора Т» (I„,,„Е,. 0,6 Кг+Квкг (>г(ггг+К г) 50(5+47) 023, Ю-з А 023 мА. пусп»мой мощностью Р„= 2 Вт. Максимальное значение коэффициента использования напряженпя источника питания Ц принять равным 0,9. Огггвелг: 9,6 Вт.
5.5. Определить минимальную прслельно допустимую мощность транзистора при работе двухтактнога усилителя ь»ошносп» в режиме В, если максимальная мощность на выходе усилителя Р „„= 3 Вт. Пр»шять максимальное значение коэффициента использования напряжения источника питания 1 = 0,85. Огггвеггг: 0,75 Вт. 5.6. Определить минимальную предельно допустимую мощность транзистора, работающего в однотактном усилителе (режим А), если задано, чта Е„= 10 В н сопротивление нагрузки коллекторной цепи К„= 100 Ом. Активным сопротивлением обмоток трансформатора пренебречь. Принять, что 6 = 0.95.
Огггвелг: 0,95 Вт. 5Л. Определить максимальный коэффиииент полезного действия двухтактного усилителя мощности в режиме В, если заданы значения нагрузки в коллекторной цепи К„=! кОм, мощность Р„= 5 Вт, выделяемая в нагрузке, и напряжение источника питания Е„= 25 В. 0»явен»: 63%. 5.8. Определить необходимый коэффш»иент трансформации выходного трансформатора для однотактного усилителя мощности, работающего в режиме А, если заданы величины К„= = 5 Ом, Р„= 10 Вт, Е„= 20 В н 1 = 0,85.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
