Расчет усилителя низкой частоты - Курсовая работа

Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности). Энергия, затрачиваемая на управление усилителя обычно намного меньше выходной. Усилители часто выполняют на биполярных и полевых транзисторах, электронных лампах, туннельных диодах и других элементах, имеющих ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Обратной связью называется передача сигнала из выходной цепи усилителя во входную. Цепь, обеспечивающая передачу называется цепью обратной связи.Тип выходного каскада выбирается исходя из необходимой величины напряжения питания.Амплитуда коллекторного тока транзистора VT1(VT2): Мощность, выделяемая каскадом в нагрузке: Необходимое напряжение источника питания: где k1 = (1,01?1,1) - коэффициент запаса по напряжению; Мощность, отдаваемая транзисторами в нагрузку: где htp - КПД выходного трансформатора. Ориентировочная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора: По следующим неравенствам выбираем транзисторы VT1(VT2): По справочнику [11] выбран транзистор KT817А со следующими параметрами: Ркдоп25°С = 25Вт - максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе; Коэффициент трансформации выходного трансформатора: Амплитуда переменной составляющей тока коллектора: Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки: Ток покоя коллектора I0k1 транзисторов VT1 и VT2: Должно выполняться условие: Ікдоп ? (1,15?1,2)(I0к Ікм), где (1,15?1,2) - коэффициент запаса по току. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора при Uвх = 0,64Uвхmax: Для определения коэффициента температурной нестабильности каскада SBK по рассчитанным значениям I0к, U0к, Ікт и Ukt строится нагрузочная характеристика по переменному току (рис.Исходными величинами для расчета каскада являются сопротивление нагрузки и максимальная амплитуда напряжения на нагрузке. Выбор транзистора производится по соотношению где - мощность, отдаваемая транзистором в нагрузку, то есть во входную цепь выходного каскада; По справочнику [11] выбран транзистор KT503Д со следующими параметрами: Ркдоп25°С = 500МВТ - максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе; Uкэдоп = 60В - максимально допустимое постоянное напряжение между коллектором и эммитером; Напряжение коллектор-эммитер в режиме покоя: Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки: Амплитуда переменной составляющей тока коллектора: Ток покоя коллектора: гдеВыбор типа входного каскада производится исходя из условия: где - входное сопротивление входного каскада; Определим входное сопротивление каскада собранного на транзисторе КТ3102А включенного по схеме с общим эмиттером. Величину определим для максимального значения по графику зависимости . По входной характеристике для по значению определим Значение сопротивлений делителя: Входное сопротивление входного каскада: Проверяем выполнение условияВыбираем транзистор КТ315А со следующими параметрами: Ікмах = 100МА; Ток покоя базы: Постоянная составляющая тока делителя: Сопротивление эммитерной цепи: Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эммитером: где сопротивление базового слоя; Тогда: Напряжение в средней точке базового делителя в режиме покоя: Сопротивление резисторов R1 и R2 делителя: Сопротивление коллекторной цепи: Входное сопротивление каскада: Выходное сопротивление каскада (учитывая, что rk>>Rk): Амплитуды токов базы и коллектора: Амплитудные значения напряжений на базе и коллекторе: Коэффициент усиления по напряжению каскада: Учитывая коэффициент запаса (), можно окончательно записать коэффициент усиления по напряжению для промежуточного каскада:Выбираем транзистор КП303В со следующими параметрами: Іс max = 20МА; Напряжение питания каскада берем равным Ек = Еп-1= 15-1 » 14(В) изза дополнительного падения напряжения на низкочастотном развязывающем фильтре. Резистор Rф и конденсатор Сф служат для устранения положительной обратной связи, возникающей вследствие конечного внутреннего сопротивления источника питания усилителя. На шине Еп возникает пульсация напряжения, вызываемая током выходного транзистора усилителя.Поэтому на клемме подключения источника питания к усилителю возникают пульсации напряжения , вызванные токами коллекторов транзисторов выходного каскада . При непосредственном подключении входного каскада и каскадов предварительного усиления к источнику питания эти пульсации напряжения могут вызвать самовозбуждение усилителя. Сначала определяют амплитуды полезного сигнала , далее рассчитывают напряжение пульсаций на источнике питания: каскад транзистор усилитель частотаКоэффициент усиления по напряжению получился равным где - коэффициент усиления по напряжению выходного каскада; Для стабилизации режима покоя в каскад вводят обратную связь (ОС). Однако при применении ООС увеличивает стабильность выходной величины: ООС по напряжению стабилизирует напряжение, ООС по току стабилизирует ток и т.д. В этом случае коэффициент усиления по напряжению усилителя принимает следующий вид: где K -

Содержание

Введение

1 Выбор типа выходного каскада

2 Расчет выходного каскада

3 Расчет фазоинверсного каскада

4 Выбор типа входного каскада

5 Расчет каскада предварительного усиления

6 Расчет входного каскада

7 Расчет цепей фильтрации по питанию

8 Расчет коэффициента гармоник выходного каскада и обратной связи

9 Расчет элементов связи

Вывод

Список литературы

Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности). Энергия, затрачиваемая на управление усилителя обычно намного меньше выходной. Усилители часто выполняют на биполярных и полевых транзисторах, электронных лампах, туннельных диодах и других элементах, имеющих ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Коэффициент усиления - отношение выходных параметров усилителя к входным (Ku=Uвых/Uвх). Входное и выходное сопротивления важны для согласования усилителя с нагрузкой и генератором входного сигнала.

Обратной связью называется передача сигнала из выходной цепи усилителя во входную. Цепь, обеспечивающая передачу называется цепью обратной связи. Обратная связь может быть положительной или отрицательной, организовываться по току и по напряжению.

Применение трансформаторного выходного каскада обусловлено выбором напряжения питания и величиной сопротивления нагрузки. Данный каскад работает в режиме В (в нем смещение на базах транзисторов равно нулю). Нелинейные искажения каскада существенно уменьшаются, так как начальный нелинейный участок характеристики транзистора. Транзисторы в каскаде открываются поочередно. Выходная мощность каскада равна: Рвых= UKMIKM/2.

Построение нагрузочной прямой определяется как совокупность точек пересечения кривых семейства ВАХ нелинейного активного прибора и ВАХ линии нагрузки. Рабочую точку выбирают исходя из режимов в которых работает активный прибор, а также из заданных амплитуд выходных напряжений и токов.