Типы усилителей мощности, их классификация и основные показатели, характеризующие их свойства. Расчёт элементов усилителя мощности, тепловых режимов блока питания. Подбор и расчёт операционного усилителя, стабилизатора, выпрямителя, трансформатора.
Аннотация к работе
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электронные цепи непрерывного действия» на тему: «Усилитель мощности»Усилитель можно рассматривать как активный четырехполюсник (Рис.1), к входным зажимам которого подводится входной сигнал U1,а к выходным присоединено сопротивление нагрузки Rн. Это и отличает усилители от пассивных четырехполюсников, таких, как, например, трансформаторы, с помощью которых можно повысить напряжение или ток, но нельзя повысить мощность. К усилителям импульсных сигналов относятся усилители, предназначенные для усиления импульсных сигналов связи, радиолокации, телевидения, счетно-решающих устройств и др. Усилители постоянного тока предназначаются для усиления постоянного или медленно меняющегося напряжения (тока) в пределах от частоты Fн=0 до частоты Fв, т.е. для усиления как постоянной, так и переменной составляющих входного сигнала. К таким усилителям относятся усилители гармонических и импульсных сигналов.Он вносит основную часть нелинейных искажений, поэтому при выборе и проектировании выходного каскада основное внимание обращают на возможность получить наибольший КПД и малые нелинейные искажения. Нелинейные искажения для мощных транзисторных каскадов обусловлены зависимостью h21б или h21э от режима работы, нелинейностью характеристик Іэ(Uэб) или Іб(Uэб), а также нелинейностью характеристик намагничивания магнитной системы трансформатора, часто используемого для согласования выходного каскада с нагрузкой. Транзисторные выходные каскады выполняют однотактными и двухтактными, причем полевые транзисторы в мощных выходных каскадах, как правило, не используют вследствие малой допустимой мощности рассеяния. Для создания мощных выходных каскадов используют схемы с ОЭ, ОБ и ОК. В связи с тем, что КПД однотактных выходных каскадов в режиме А меньше 0.5, в мощных выходных каскадах часто используют двухтактные выходные каскады, которые работают в режиме В или АВ.Напряжения питания выходного каскада выбирают из условия: Е=Uнm DU, (2.1) где DU равно сумме минимального напряжения на источнике тока Іо (1-2В) и напряжений Uбэ транзисторов. 2.1 построены линии нагрузки выходных (оконечных) транзисторов. Нумерация транзисторов дана для рис.1.1. Рассчитаем энергетические параметры усилителя класса АВ: Для класса АВ значения Po и Рк должны учитывать дополнительные потери мощности в точке покоя, потребляемая мощность в классе АВ с ненулевым током. Мощность, рассеиваемая на коллекторах выходных (оконечных) транзисторов: (Вт) (2.5)Выбираем комплементарную пару n-p-n и p-n-p транзисторов [3], имеющих близкие параметры: VT4: КТ827А (n-p-n) Расчет площади теплоотвода: Определим требуемое общее тепловое сопротивление: (град/Вт) (3.4) где Тс = (35 ? 40) 0С - температура окружающей среды, DT = (5?10) 0С - температурный запас. Общее тепловое сопротивление складывается из составляющих: RT = RТП-к RTK-Т RTT-с , (3.5) где RTK-Т - тепловое сопротивление корпус транзистора - теплоотвод; Величина RTK-Т определяется качеством теплового контакта корпус - теплоотвод. Если применяется электрическая изоляция, когда на общий радиатор устанавливаются два или более транзисторов, имеющих разные потенциалы коллекторов (корпусов), или по конструктивным требованиям на теплоотводе нулевой потенциал, то принимают RTK-Т =(0,2?0,5) град/Вт.Резисторы, включенные параллельно эмиттерным переходам предоконечных транзисторов, предотвращают режим обрыва базы выходных транзисторов при запирании предоконечных транзисторов и рассчитываются по формуле: (4.1) Выбираем R МЛТ резистор из ряда Е24 [4]: МЛТ-0.125 - 390 Ом ±5%. Выберем предоконечные транзисторы по предельно-допустимым параметрам: (МА) (4.5) Выбираем комплементарную пару n-p-n и p-n-p транзисторов [5], имеющих близкие параметры: VT2: КТ503Д (n-p-n) Выбираем транзистор VT1 [3]: КТ316А (n-p-n)Uвых ОУ > Uнm = 5.8 (В) (5.3) Vuвых ? 2p?fв?Uнm = (В/мкс) (5.4)Предварительный усилитель должен быть двухкаскадным, причем один из каскадов инвертирующий, а другой - неинвертирующий, в любой последовательности. Общее усиление распределяется примерно поровну между первым и вторым каскадами. Выберем DA1 и DA2 [9]: КР1408УД1 б) Расчет элементов цепей ООС [10]. Выбираем резисторы R1 = 1 КОМ и R2 = 20 КОМ. Выбираем керамический конденсатор С2 [4]: КМ - (М75) - 50 В - 750 ПФ 10% в) Расчет режима покоя предварительного усилителя с учетом напряжения смещения и входных токов ОУ [10].Блок питания в общем случае содержит 4 канала: источники Е и Е-для питания выходного каскада и источники U и U-питания ОУ. Стабилизаторы рассчитываются на выходное напряжение и ток. Входное (выпрямленное) напряжение выбирают из условия: Uв = Uвх = (Uвых Uмин) ?(1 Кн Кп) (7.1) где Кн =0,1-коэффициент нестабильности сети, Кп-коэффициент пульсаций, Uмин - минимальное напряжение на стабилизаторе. Выбираем интегральный стабилизатор DA1 [9]: КР1179ЕН6.
План
Содержание
Введение
1. Выбор схемы выходного каскада
2. Расчет напряжений питания Е, потребляемой мощности Ро, КПД, мощности на коллекторах оконечных транзисторов Рк
3. Выбор оконечных транзисторов, расчет площади теплоотводов
4. Расчет элементов усилителя мощности
5. Выбор ОУ для усилителя мощности, расчет элементов цепи ООС