Расчет двухтактного усилителя мощности с бестрансформаторным выходом. Расчет эммитерного повторителя - файл n1.rtf

Расчет двухтактного усилителя мощности с бестрансформаторным выходом. Расчет эммитерного повторителя

Доступные файлы (1):

n1.rtf

6692kb.

31.03.2014 11:48

скачать

n1.rtf

Курсовая работа


Вариант № 82

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии. Знания в области электроники становятся необходимыми все более широкому кругу специалистов.

Сфера применения электроники постоянно расширяется. Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащена электронными устройствами. Трудно назвать технологический процесс, управление которым осуществлялось бы без использования электроники. Функции устройств электроники становятся все более разнообразными. Роль электроники в настоящее время существенно возрастает с связи с применением микропроцессорной техники для обработки информационных сигналов и силовых полупроводниковых приборов для преобразования электрической энергии.

Электроника имеет короткую, но богатую событиями историю, которая составляет чуть более 100 лет. Путь, пройденный от вакуумных приборов до сверхбольшой однокристальной микросхемы содержащей десятки миллионов транзисторов.

Задание №1

Описание схемы

Бестрансформаторные оконечные каскады выполняют по двух­тактным схемам на транзисторах, работающих в режиме В или АВ. Поскольку транзисторы работают поочередно, то для обеспечения симметричности выходного напряжения транзисторы должны иметь



Рис.1
идентичные характеристики. Каскады, в которых используются транзисторы с различным типом электропроводности (р-п-р и п-р-п) называются каскадами с дополнительной симметрией, а сами транзисторы - комплементарной парой. Например: ГТ403 и ГТ404, КГ502 и КГ503, КГ814 и КТ815, КГ816 и КТ817 и др.

Известно, что в режиме В двухтактные каскады имеют наи­больший к.п.д., однако вследствие существенной нелинейности на­чальных участков входных характеристик транзисторов (особенно мощных) возникают специфические искажения сигнала типа "ступенька". Поэтому реальные усилители чаще работают в режиме АВ, который позволяет устранить эти искажения путем введения небольшого начального смещения одновременно на базы обоих транзисторов, сохраняя при этом высокие энергетические показате­ли каскада.

Одна из возможных схем оконечного каскада показана на рис. 1. В этом каскаде оба транзистора включены по схеме ОК. В статическом режиме ток в нагрузке отсутствует, так как небольшие начальные токи, протекающие через транзисторы VT1 и VT2 вза­имно вычитаются. Начальное смещение на базах транзисторов за­дается с помощью делителя Rl, R2, R3, VD1, VD2, причем собст­венно напряжение смещения создается на последовательно вклю­ченных VD1, VD2 и резисторе R2.

Одновременно осуществляется температурная стабилизация тока покоя. Этот принцип термостабилизации основан на том, что с рос­том температуры ток диода возрастает, а падение напряжения на нем уменьшается. Для более точного отслеживания колебаний тем­пературы диоды необходимо располагать в непосредственной бли­зости от транзисторов, а лучше всего на их радиаторах. Кроме то­го, диоды должны быть изготовлены из того же материала, что и транзисторы, а их число равно количеству транзисторов оконечного каскада. Для точной настройки напряжения смещения включают переменный резистор R2 сопротивлением 18...200 Ом в зависимо­сти от типов транзисторов.

Величина напряжения смещения U_бп может быть определена графоаналитическим способом и соответствует абсциссе точки пере­сечения касательной к прямолинейной части проходной характеристики транзистора с осью напряжений (рис. 2). Здесь же определяется и ток коллектора в точке покоя I_КП. Затем по входной характеристике транзистора для напряжения U_БП находят ток базы I_БП.

Таким образом, режим покоя оказывается заданным, а полученные ве­личины токов и напряжений используются для расчета режимных элементов схемы.

В эмиттерную цепь выходных транзисторов часто включают резисторы местной ООС R4 и R5, которые позво­ляют несколько снизить требования к идентичности параметров транзисторов. Сопротивление этих резисторов невелико и выбира­ется на уровне

R4 = R5 = 0,05R_H .

Потенциалы точек А и Б (рис. 1.) относительно эмиттеров со­ответствующих транзисторов (точка В) в симметричной схеме ока­зываются равными. При повышении температуры увеличиваются базовые токи, протекающие через резисторы R1 и R3 соответствен­но. Для того, чтобы это не привело к изменению потенциалов точек А и Б, необходимо выбирать ток делителя в 5... 10 раз больше ба­зовых токов VT1 и VT2 в режиме покоя. В этом случае при ис­пользовании двуполярного симметричного питания каскада сопро­тивление резисторов R1 и R3 можно определить по формуле

Rl = R3 = Е/I_Д .

По переменному току считают, что базы транзисторов соединены между собой из-за малого дифференциального сопротивления дио­дов. При подаче входного сигнала в зависимости от его фазы транзисторы работают поочередно, поэтому достаточно выполнить ана­лиз и расчет только одного плеча каскада.

Для расчета эмиттерного по­вторителя допустимо исполь­зование выходных ВАХ тран­зисторов для схемы ОЭ. Оче­видно, что нагрузкой каскада и по постоянному и по пере­менному току будет резистор R_H. Поскольку сопротивления резисторов R4 и R5 невелики, то ими в первом приближении пренебрегают, и тогда динами­ческую линию нагрузки проводят через точку U_KЭ = Е на оси абсцисс под углом ? = arctg(1/R_H) (рис.3.).



Рис.2



Рис.3

Данные:

Рассчитать двухтактный усилитель мощности с бестрансформаторным выходом
Расчет:

1. 
   Производим выбор транзисторов. Требуемое напряжение источника питания:
   

Принимаем 9 В, откуда
Максимальный ток коллектора:
при этом мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
Требование к транзистору по предельной частоте:
Данным условиям удовлетворяют транзисторы ГТ402А (тип p-n-p) и ГТ404А (тип n-p-n). Их основные данные:

2. 
   Определяем режим покоя УМ, так чтобы обеспечить минимальные нелинейные искажения для малых сигналов (режим АВ).
   

Рис.1 Характеристики транзистора ГТ402А (а – базовые, б – коллекторные).

Из построений на рис.1, а находим:

Определяем точку покоя на коллекторных характеристиках: значениям I_БП=0.5 мА и

соответствует ток:

3. 
   Производим построение динамической линии нагрузки с учетом взаимного влияния транзисторов. Первая точка М (U_КЭП, ), вторая N ( откуда
   

По графику рис.1, а, б определяем:

4. 
   Для определения резисторов делителя R₁, R₂, R₃ и R₄ необходимо задаться током делителя:
   

Принимаем

Определяем сопротивления резисторов R₂, R₃, на каждом из которых выделяется напряжение смещения
Определяем сопротивления резисторов R₁, R₄, на каждом из которых выделяется напряжение:
и протекает ток:

5. 
   Емкость разделительного конденсатора C₁ определяем из выражения
   

6. 
   Рассчитываем общее входное сопротивление схемы, являющееся нагрузкой для предшествующего каскада:
   

Отсюда:

Входное напряжение:

Мощность входного сигнала:
Коэффициент усиления по мощности:

Печатная плата

Спецификация элементов

Поз.					Наименов.	Обозначение	Кол	Прим.
1					Конденсаторы
1.1					C1	К50-6-330мкФ±5% ОЖО.460.165 ТУ	1
2					Резисторы
2.1					R1	C2-23В-0,125-1.0 кОм±5%-А-ОЖО 467.081 ТУ	1
2.2					R2	C2-23В-0,125-39 Ом±5%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ	1
2.3					R3	C2-23В-0,125-39 Ом±5%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ	1
2.4					R4	C2-23В-0,125-1.0 кОм±5%-1,0-А-ОЖО 467.099 ТУ	1
3					Транзисторы
3.1					VT1	ГТ 402	1
3.2					VT2	ГТ 404	1

Задание №2

Данные:

Рассчитать эмиттерный повторитель
Расчет:


Производим выбор режима работы по постоянному току.

Постоянная составляющая коллекторного напряжения:


Принимаем

Определяем амплитуду тока эмиттера, полагая
С учетом коэффициента запаса
Полагая , находим мощность, рассеиваемую коллектором транзистора:
Выбираем транзистор МП40А. Его характеристики:
При расчете ЭП используем статические характеристики транзистора с ОЭ.

Постоянная составляющая тока коллектора:
Постоянная составляющая тока базы:
По характеристикам транзистора определяем постоянную составляющую напряжения на базе транзистора:
и входное сопротивление транзистора:
Производим расчет элементов схемы, определяющих режим транзистора по постоянному току.

Сопротивление резистора в цепи эмиттера:
Сопротивление в цепи базы:
Входное и выходное сопротивление схемы.

Определяем разделительные емкости, распределив частотные искажения в области низких частот следующим образом: , . Если частотные искажения разделить поровну, то емкость С_р2 окажется значительно больше емкости С_р1.
Расчет делителя:


Принимаем I_дел=2.0 мА.

Тогда

Задание №3

Данные:

Составить функциональные схемы на элементах ИЛИ – НЕ по функциям:

а)

б)

в)

Решение:

а)

Используя правило , перепишем выражение .

.

A


>1
B
>1

>1

>1
>1


C

>1
>1


б)

Используя правило: , упростим выражение:
Далее, пользуясь теоремой де Моргана (соотношением двойственности) для n – переменных() получаем:
A


>1
B
>1

>1

>1
>1
C
>1
>1


>1


в)

Используя правило , правило X+1=1 и правило X+1=X, получим:

. Используя преобразование , запишем .

A


B

>1

>1

>1
>1


C

>1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе рассчитан двухтактный усилитель мощности с бестрансформаторным выходом, эмиттерный повторитель и функциональная схема на элементах ИЛИ – НЕ. Для усилителя мощности также разработана печатная плата и приводится спецификация элементов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Основы промышленной электроники // Под ред. Герасимова В.Г. – М., Высшая школа, 1986. – 336 с.
   
2. 
   Бочаров Л.Н., Жебряков С.К., Колесников И.Ф. Расчет электронных устройств на транзисторах. – М., Энергия, 1978, - 208 с.
   
3. 
   Бочаров Л.Н. Полевые транзисторы. – М., Радио, 1984.