Проектування_підсилювачів_низької_частоти. Розрахунок 1 Розрахунок напруги джерела електроживлення 2 Вибір транзисторів кінцевого каскаду

• Название: Розрахунок 1 Розрахунок напруги джерела електроживлення 2 Вибір транзисторів кінцевого каскаду
• Дата: 27.08.2021
• Размер: 346.78 Kb.
• Имя файла: Проектування_підсилювачів_низької_частоти.docx
• Тип: Розрахунок; #228082
• страница: 4 из 4

3.7 Розрахунок коефіцієнта загальних гармонійних спотворень

Коефіцієнт гармонійних спотворень складених транзисторів визначається за спільною наскрізною характеристикою, яку будують таким чином.Спочатку визначаємо вхідний опір транзистора VT7 з урахуванням зворотного зв'язку за формулою:



де R_вх - вхідний опір без урахування зворотного зв'язку.

q₂₁ -усереднене значення крутизни характеристики,

На вихідній статичній характеристиці транзистора УТ7 будуємо навантажувальну пряму за такими координатами точок:



Визначаємо значення колекторних струмів для точок 1 — 6 для транзистора VT7 за формулою:

(3.4)

де I_Бі , U_БЕі - значення струму та напруги в точках 1-6, які визначаємо за вихідною та вхідною характеристиками VT5;



На вихідній статичній характеристиці транзистора VT5 за значеннями І_Кп визначаємо І_Бі



Рисунок 3.3 Вихідна статична характеристика з динамічною навантажувальною прямою

За одержаними значення І_Бі , U_БЕі визначаємо миттєве значення е.р.с. джерела сигналу:

(3.5)

Результати розрахунків та побудов заносимо до таблиці 3.5.

Таблиця 3.5 Результати розрахунків

Номера точок	ІБ , мА	UБЕ , В	ІК , мА	ІБ, мкА	UБЕ , В	едж , В
1	1	0,8	1,4	2	0,6	0,61
2	4	0,9	4	10	0,7	0,72
3	10	1,4	11	15	1,1	1,14
4	20	2,3	21	20	2	2,1
5	30	2,9	31	25	2,7	2,8
6	40	3,7	42	30	3,5	3,61

За значенням, вибраним ізтаблиці 3.5, будуємо наскрізну характеристику  .

За наскрізною характеристикою визначаємо струми І₁ = 42 мА, І₂ = 21 мА, І₃ = 1,4 мА.



Рисунок 3.4 Наскрізна динамічна характеристика транзисторів VT6, VT7 кінцевого каскаду.

Визначаємо коефіцієнт гармонічних спотворень, що вноситься третьою гармонікою, за формулою:



Визначаємо коефіцієнт гармонічних спотворень з урахуванням зворотного зв’язку за формулою:



де F – глибина негативного зворотного зв’язку, яка визначається за формулою:



Визначаємо коефіцієнт гармонічних спотворень К_Г2 , які вносить друга гармоніка, визначаємо за емпіричною формулою, задаючись коефіцієнтом асиметрії в = 0,1:



Визначаємо коефіцієнт гармонічних спотворень К_Г2 з урахуванням зворотного зв’язку за формулою:



Визначаємо загальний коефіцієнт гармонічних спотворень:


3.8 Розрахунок кола загального зворотного негативного зв'язку за змінному струму

Глибина загального зворотного негативного зв'язку:



де К_Г - коефіцієнт гармонійних спотворень підсилювача;

К_Гзад -максимально допустимий коефіцієнт загальних гармонійних спотворень за завданням, К_Гзад = 0,7 %.

Застосування зворотного зв'язку з глибиною більше 30 - 40 дБ не рекомендується, тому що це приводить до появи динамічних спотворень.

Визначаємо величину резисторів R6 та R7 кола негативного зворотного зв'язку:



Вибираємо стандартне значення резистора R7 = 180 кОм.

Вхідний опір підсилювача і коефіцієнт підсилювача залежать від співвідношення  , тому його вибирають, виходячи із компромісу між коефіцієнтом підсилення і вхідним опором.

Задаються значенням   = 20 - 100.

При цьому повинна виконуватися умова:

(3.6)

Звідси величина резистора R дорівнює:



Вибираємо стандартні значення резисторів R6 та R7.

Визначаємо потужність розсіювання на резисторах R6 і R7:



Приймаємо стандартне значення потужності відповідно до ГОСТ 9663.

Обираємо резистори типу: R7 - МЛТ – 2 – 180 кОм ± 5%.

R6 - МЛТ – 0,125 – 9,1 кОм ± 5%.
3 .9 Розрахунок диференційного вхідного каскаду

Визначаємо спочатку значення постійної складової колекторного струму для транзисторів диференційного каскаду:



де I_Б03 - значення постійної складової струму бази попереднього (передкінцевого) каскаду.

Визначаємо граничні параметри транзисторів VT1, VT2.

Максимальне значення напруги колектор-емітер транзисторів:



Максимальний колекторний струм транзисторів:



Максимальна розсіювана потужність:



Гранична частота коефіцієнту передачі струму:



За розрахованими граничними параметрами вибираємо необхідний тип транзисторів. Дані розрахунків та параметри вибраного транзистора заносимо в таблицю 3.6.

Таблиця 3.6 - Параметри транзистора диференційного вхідного каскаду.

Параметри	IKmax мA	UKEmax В	PKmax мВт	f21 Emax МГц	Тип транзистора	h21 E
Розрахункові граничні параметри	8	28,8	242	0.013
Параметри вибраного транзистора VT1	100	50	250	250	КТ3102А	100
Параметри вибраного транзистора VT2	100	50	250	250	КТ3102А	100

Визначаємо падіння напруги на колекторних навантаженнях:



Визначаємо опір резисторів колекторного навантаження за формулою:



Вибираємо стандартне значення резисторів R3 = R2 = 1800 кОм.

Визначаємо потужність розсіювання на даних резисторах за формулою:



Обираємо резистори R2, R3 типу: - МЛТ – 0,125 – 1,8 кОм ± 5%.

Визначаємо величину опору резистора в колі емітера транзистора за формулою:



де U_E - падіння напруги на резисторі в колі емітера, яке дорівнює:



Визначаємо потужність розсіювання на резисторі R5 в колі емітера транзистора за формулою:



Обираємо резистори R4 типу: - МЛТ – 0,125 – 860 Ом ± 5%.

Приймаємо величину струму дільника: І_д = 1 мА.

Визначаємо величину резистора R_Д :



Визначаємо величину резистора R1 за формулою:



Обираємо резистори R1 = 15 кОм.

Визначаємо потужність розсіювання на даних резисторах за формулою:



Відповідно до ГОСТ 9663 приймаємо стандартну найближчу найбільшу за величиною потужність розсіювання.

Обираємо резистори типу: R1 = МЛТ – 0,125 – 15 кОм ± 5%.
3.10 Розрахунок елементів кіл зміщення і стабілізації режиму транзисторів кінцевого каскаду

Розраховуємо потрібну напругу зміщення для завдання вибраного положення точки спокою:



Обираємо 4 діода типу КД103А.

Потрібна напруга зміщення створюється на діоді, включеному в прямому напрямі. Практично рекомендується приймати число діодів кінцевого каскаду рівним числу транзисторів. У цьому випадку повинна дотримуватися умова:

(3.7)

Вибираємо стандартне значення резистора R9.



Визначаємо потужність розсіювання на резисторі R8 за формулою:



Вибираємо стандартне значення потужності відповідно до ГОСТ 9663 і записуємо значення резистора за стандартом.

Обираємо резистор типу: R8 = МЛТ - 0,125 – 150 Ом ± 5 %

Визначаємо струм, який протікає після обмежувальних резисторів, який дорівнює:



Знаходимо опір обмежувальних резисторів:



Приймаємо R13 рівним 2,2 кОм.

Знаходимо потужність, яка розсіюється на резисторі R13:



Обираємо резистори типу: R13 = R14 = МЛТ – 2 – 2,2 кОм ± 5 %

3.11 Розрахунок результуючих характеристик підсилювача потужності

Знаходимо коефіцієнт підсилення за струмом за формулою:



Коефіцієнт підсилення за напругою рівний:



Вхідний опір диференційного каскаду з резистором у колі емітера:



3.12 Розрахунок ємності конденсаторів підсилювача потужності

Спад частотної характеристики на нижніх частотах визначається конденсаторами зв'язку та емітерними конденсаторами.

Визначаємо допустимі частотні спотворення для всіх конденсаторів за формулою:



де п — кількість конденсаторів.

Визначаємо ємність розподільного конденсатора за формулою:



Визначаємо ємність блокувального конденсатора за формулою:



Ємність конденсатора фільтра визначаємо за формулою:



R - опір фільтра.

Обираємо ємності конденсаторів рівними:

С1 = КМ1 – 560 нФ

С2 = К50-6 – 16 мкФ х 25 В

С3 = С4 = К50-5 – 30 мкФ х 25 В

При розрахунках ємностей конденсаторів отримані значення слід округлювати до найближчого стандартного значення відповідно до стандарту.

ВИСНОВКИ
При виконанні даного курсового проекту я розрахував підсилювач низької частоти з диференційним вхідним каскадом.

Спочатку я склав структурну схему підсилювача низької частоти. Потім на основі цієї структурної схеми була розроблена принципова електрична схема підсилювача низької частоти згідно початкових даних.

Наступним етапом був розрахунок основних параметрів та інших елементів даного підсилювача потужності. Всі розрахункові дані транзистора підсилювача занесено до таблиці. Після чого за допомогою довідника було підібрано транзистори з параметрами, які задовольняють розрахункові параметри приведені в таблиці.

Також за допомогою довідників було обрано нормовані значення опорів резисторів та ємностей конденсаторів.

В результаті виконання курсового проекту я закріпив та поглибила власні теоретичні знання і їх використання при виконанні практичних задач.

Також ознайомилась із сучасними схем підсилювачів низької частоти, які забезпечують високі показники підсилення та набула навиків роботи з довідниковою літературою.

СПИСОК ВИКОРИСТОВУВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1 Андреев Ф.Ф. Електронные устройства автоматики. -М.: Машиностроение, 2018.

2 Гольцев В.Р., Богун В.Д., Хиленко В.И. Електронные усилители:Учебное пособие. -М.: Изд-во стандартов, 2010.

3 Войшвило Г.В. Современная техника усиления сигналов. -М.:Сов. радио, 2018.

4 Варакин Л.Е. Бестрансформаторньїе усилители мощности.Справочник. -М.: Радио и связь, 2014.

5 Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковымприборам. -К.: Техннка, 2010.

6 Степаненко И.П. Основы теории транзисторов й транзисторнихсхем. -М.: Енергія, 2017.

7 Транзистори для аппаратуры широкого применения. Справочник. Под ред. БЛ.Перельмана. -М.: Радио и связь, 2011.

8 Федосеева Е.О. Усилительные устройства киноустановок. -М.:Искусство, 2019.

9 Цыкина А.В. Проектирование транзисторних усилителей. -М.:Связь, 2016.

10 Гольцев В.Р. Електронные усилители. Задания й методические указания к выполнению курсового проекта для учащихся - заочников —М.: Изд-во стандартов, 2017.