Расчёт однотактного каскада усилителя мощности и расчёт схемы управления тиристорным выпрямителем. Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 3

• Название: Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 3
• Анкор: Расчёт однотактного каскада усилителя мощности и расчёт схемы управления тиристорным выпрямителем
• Дата: 05.06.2022
• Размер: 202.39 Kb.
• Имя файла: Kontrolnaya_rabota.docx
• Тип: Литература; #570603

Оглавление

Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 3

Задание 3

Исходные данные 3

Расчёт 3

Компьютерное моделирование 8

Расчёт схемы управления тиристорным выпрямителем 12

Задание 12

Исходные данные 12

Расчёт 12

Литература 15

Расчёт однотактного каскада усилителя мощности

Задание

Рассчитать и выбрать элементы схемы однотактного усилителя мощности. Собрать схему в программе Electronics Workbench, снять характеристику , изменяя частоту синусоидального сигнала на входе в диапазоне от 240 Гц до 235 кГц при В. Привести скриншот схемы и осциллограммы при Гц.

Исходные данные

При расчёте усилителя используются следующие значения:

• 
  выходная мощность , Вт 0,5
  
• 
  сопротивление нагрузки , Ом 26
  
• 
  диапазон частот , кГц 7
  
• 
  нижняя граница диапазона частот , Гц 240
  
• 
  коэффициент частотных искажений на нижней частоте 1,05
  
• 
  ЭДС источника питания , В 6
  

Расчёт

Схема однотактного усилителя мощности показана на рисунке 1.



Рисунок 1 – Схема однотактного усилителя мощности

Распределение искажений по цепям усилителя:



Если распределить искажения приблизительно равномерно, то:

• 
  выходной трансформатор ;
  
• 
  цепь эмиттерной стабилизации ;
  
• 
  цепь межкаскадной связи .
  

Пусть КПД выходного трансформатора , тогда мощность, отдаваемая транзистором:

Вт

При коэффициенте использования транзистора мощность, выделяемая на транзисторе:

Вт

Падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении в цепи эмиттера:

В

Наибольшее возможное напряжение на транзисторе:

В

По максимальной рассеиваемой мощности и максимальному напряжению коллектор-эмиттер выбирается транзистор типа КТ818А [1] с параметрами:

• 
  максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В 40
  
• 
  максимальный ток коллектора, А 10
  
• 
  постоянная рассеиваемая мощность (с теплоотводом), Вт 60
  
• 
  статический коэффициент передачи тока 15
  
• 
  граничная частота коэффициента передачи тока, МГц 3
  

Проверка по частоте:

кГц

Координаты рабочей точки на статических выходных характеристиках транзистора:

В

А

Нагрузочная прямая построена на рисунке 2.



Рисунок 2 – Нагрузочная прямая и построения
Остаточное напряжение В. По построению из условия симметрии минимальный ток коллектора А. Амплитуда выходного напряжения:

В

Амплитуда выходного тока:

А

Сопротивление нагрузки по переменному току:

Ом

Мощность сигнала, отдаваемая транзистором:

Вт

Полученное значение мощности меньше требуемого Вт, поэтому следует увеличить наклон нагрузочной прямой и рассчитать новое значение мощности:

Ом

Вт

Диапазон изменения тока базы при статическом коэффициенте передачи тока :

А

А

Напряжение на базе: В и В. Входное сопротивление транзистора:

Ом

Мощность входного сигнала:

Вт

Падение напряжения на резисторе в цепи эмиттера:

В

Сопротивление резистора в цепи эмиттера:

Ом

Ёмкость конденсатора в цепи эмиттера:

мФ

Входное сопротивление каскада:

Ом

При трансформаторном включении нагрузки каскад охвачен глубокой ООС, что обеспечивает его температурную стабильность, поэтому можно считать, что Ом. Общее сопротивление и :

Ом

Начальный ток базы:

А

Падение напряжения на :

В

Падение напряжения на :

В

Сопротивление :

Ом

Коэффициент усиления по мощности:



Коэффициент трансформации выходного трансформатора:



Сопротивление обмоток выходного трансформатора:

Ом

Ом

Индуктивность первичной обмотки:

мГн

Площадь поверхности охлаждающего радиатора:

см²

Ёмкость разделительного конденсатора:

мкФ

Компьютерное моделирование

Компьютерное моделирование выполняется в программе MultiSim. Модель каскада показана на рисунке 3.



Рисунок 3 – Модель усилителя мощности

АЧХ усилителя в диапазоне 240 Гц – 15 кГц показана на рисунке 4.

Осциллограммы напряжения на входе и выходе при частоте сигнала 500 Гц показаны на рисунке 5.



Рисунок 4 – АЧХ усилителя мощности


Рисунок 5 – Оcциллограммы напряжений

Расчёт схемы управления тиристорным выпрямителем

Задание

Выполнить расчёт схемы управления тиристорным выпрямителем.

Исходные данные

При расчёте усилителя используются следующие значения:

• 
  ток управления , А 0,02
  
• 
  время включения , мс 380
  

Расчёт

Схема тиристорного выпрямителя показана на рисунке 6.



Рисунок 6 – Тиристорный выпрямитель

Для выравнивания управляющих токов тиристоров VS1 и VS2 падение напряжения на ограничивающих резисторах:

В

Тогда сопротивление ограничивающих резисторов:

Ом

Напряжение на конденсаторе:



В этом выражении:

В

Тогда:

В

Ёмкость конденсатора из условия разряда на за :

мФ

Сопротивление резистора определяется через постоянную времени заряда:

Ом

Напряжение на резисторе и его сопротивление:

В

кОм

Напряжение стабилизации стабилитрона VD5 выбирается в пределах:

В

По этому значению выбирается стабилитрон типа 2С191Ц [2] с параметрами:

• 
  напряжение стабилизации, В 9,1
  
• 
  минимальный ток стабилизации, мА 0,1
  
• 
  максимальный ток стабилизации, мА 14
  
• 
  дифференциальное сопротивление, Ом 50
  

Сопротивление резистора :

кОм

Сопротивление резистора :

, где:

• 
  – потребляемый ток:
  

мА

• 
  – амплитуда переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора:
  

В

Тогда:

кОм

Выбор диодов VD1..VD4 выпрямительного моста выполняется по значения прямого тока и обратного напряжения:

и

По этим значениями выбирается диод типа 2Д101А [2] с параметрами:

• 
  средний (длительный) прямой ток, мА 20
  
• 
  максимальный (импульсный) прямой ток, мА 300
  
• 
  длительное обратное напряжение, В 30
  
• 
  максимальное (импульсное) обратное напряжение, В 100
  
• 
  прямое напряжение, В, не более 1
  
• 
  обратный ток, мкА, не более 5
  
• 
  рассеиваемая мощность, Вт 0,7
  

Литература

1. 
   Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / В.Л. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 904 с.
   
2. 
   Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник / А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. – М.: Радио и связь, 1988. – 528 с.
   
3. 
   Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б.Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта. – М.: Радио и связь, 1985. – 576 с.
   
4. 
   Электротехника и электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / М.А. Жаворонков, А.В. Кузин. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 400 с.
   
5. 
   Схемотехника аналоговых электронных устройсств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.Н. Павлов. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 228 с.