Выбор структурной и электрической принципиальной схем. Конструирование линейного усилителя мощности. Обоснование и проектирование входного и оконечного каскадов. Определение параметров элементной базы. Расчет коэффициента полезного действия устройства.
Аннотация к работе
Усилителями постоянного тока называют устройства, предназначенные для усиления по напряжению и по мощности сигналов постоянного или медленно меняющегося по величине тока.Для уменьшения самопроизвольного изменения «нулевого» уровня выходного напряжения воспользуемся схемой дифференциального усилителя. Для получения большего коэффициента усиления построим усилительный каскад по схеме с ОИ. Для получения требуемого коэффициента усиления невозможно ограничиться одним каскадом усиления, поэтому введем еще один усилительный каскад.Каждый каскад представляет собой, по существу, мост, плечами которого являются резисторы R2=R5 (для входного каскада) - нагрузочные сопротивления в цепи коллектора транзисторов VT1 и VT2) и R7=R10 (для оконечного каскада) и внутренние сопротивления транзисторов (вместе с соответствующей частью резистора R3 и R4) (см. схему 5093.059000.000 Э3). В этом случае в исходном состоянии (до поступления входного сигнала) мост окажется сбалансированным, а напряжение на его выходе будет равно нулю. При полной симметрии плеч токи покоя обоих транзисторов, а также их отклонения в случае изменения режима (например, при изменении напряжения Uпит или температуры) имеют равную величину. При этом потенциалы коллекторов получают одинаковые по абсолютной величине, но противоположные по знаку приращения, создающий на нагрузке напряжение Uвых , величина и полярность которого зависят только от величины и полярности входного напряжения.Полевой транзистор (ПТ) является униполярным прибором, в котором количество носителей в токе через проводящую область определяется электрическим полем, приложенным к p-n-переходу полупроводника. К достоинствам полевых транзисторов следует отнести высокую устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий, малый уровень собственных шумов.Схема дифференциального каскада на биполярных транзисторах, включенных по схеме с ОЭ, будет иметь вид, приведенный на рисунке 3.В качестве элементов оконечного каскада выберем транзисторы КТ3107К (VT3, VT4) с параметрами приведенными в таблице 1. Оконечный каскад построен на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером. В качестве элементов входного каскада выберем транзисторы КП302Г (VT1, VT2) с параметрами приведенными в таблице. Мощность, выделяемая на транзисторе, определяется по формуле: (5) В семействе стоковых характеристик для транзисторов VT1, VT2 строим нагрузочную прямую и находим ток стока IC и напряжение UСИ в режиме покоя: Мощность, рассеиваемая на транзисторе: (14)КПД устройства определяется по формуле: (47) где Рпол - мощность, выделяющаяся на нагрузке; Рзат - мощность, выделяющаяся на всех элементах данного устройства.Устройство обеспечивает усиление электрического сигнала примерно в 5000 раз; а также обладает невысоким уровнем искажений. Оценим отклонение параметров устройства от заданных в техническом задании, в результате выбора не расчетных значений характеристик элементов, а номинальных.