Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»

Кафедра радиоэлектроники

Курсовая работа

по курсу: «Аналоговые электронные устройства»

на тему: «Расчет усилителя мощности»

Выполнил: студент гр. 05-РТ

Ковалева Н.А.

Проверил: Капралов М.Е.

Содержание

Введение………………………...……………………………………...…..3

1. Задание и исходные данные……………………………………………..5

2. Определение числа каскадов…………………..………………………..6

Схема принципиальная………………………………………………….7

3. Расчет выходного каскада…………………………………...…………..8

   0. Выбор транзистора……………………………………………………8

3.2.1. Расчет трансформатора……………………………………………….9

3.2.2. Расчет требуемого режима транзистора…………………………....9

3.2.3 Расчет цепей питания……………………………………………......10

3.2.4. Расчет основных характеристик выходного каскада…………...11

3.2.5. Оценка нелинейных искажений……………………………………12

4. Расчет промежуточного каскада………………………………………14

4.1. Расчет требуемого режима транзистора…………………………….15

4.2. Расчет основных характеристик промежуточного каскада……...16

4.3. Расчет цепей питания………………………………………………….17

4.4. Оценка нелинейных искажений……………………………………...18

5. Особенности расчета входного каскада…………………………..…20

5.1. Расчет требуемого режима транзистора…………………………….20

5.2. Расчет основных характеристик входного каскада……………….21

5.3. Расчет цепей питания……………………………………………….....22

5.4. Оценка нелинейных искажений……………………………………...23

6. Номиналы разделительных емкостей схемы………………………..25

7. Заключение………………………………………………………………26

8. Список литературы……………………………………………………..27

Приложение 1……………………………………………………………….28

Приложение 2……………………………………………………………….29

Эскиз…………………………………………………………………………30

Спецификация……………………………………………………………...31

Введение

Электронные усилители низкой частоты (УНЧ) предназначены для усиления сигналов переменного тока, частоты которых лежат в интервале от низкой частоты fн до какой-то частоты fв. Они используются в разнообразнейших по назначению, технических устройствах, различающихся по полосе рабочих частот, по характеру нагрузки, по условиям применения.

Круг требований к УНЧ с довольно широкой полосой рабочих частот связан, в основном, с интервалом рабочих частот, в пределах которого полезный сигнал должен усиливаться с допустимыми частотными и нелинейными искажениями. УНЧ с узкой или фиксированной рабочей частотой предназначены, в основном, для работы на демодуляторы или двухфазные индукционные двигатели. Основные требования к таким усилителям связаны с фазо-частотной характеристикой. Однако отмеченные особенности УНЧ не исключают общего подхода к проектированию.

Транзисторные усилители имеют сравнительно небольшую верхнюю граничную частоту усиления, если в оконечном каскаде использован мощный транзистор. Вместе комплексными цепями связи это приводит к значительным частотным искажениям усиливаемого сигнала. Нелинейность вольтамперных характеристик транзистора является источником больших нелинейных искажений на выходе усилителя. Физические свойства транзистора как усилительного элемента определяют низкое входное и высокое (при работе транзистора в активной области) выходное сопротивление усилительного каскада.

1.Задание и исходные данные

1. Составить структурную схему усилителя и принципиальную схему выходного каскада, выбрать усилительный прибор и определить основные параметры выходного каскада.

2. При окончательном расчете усилителя определить номинал каждого элемента схемы.

Исходные данные:

Рн=4 Вт;

Rн=6 Ом;

Кг=≤1.4%;

Fн=100 Гц;

Fв=12 кГц;

Mн=3 дБ;

Mв=6 дБ;

Eс=0,3 В;

Rс=30 кОм;

Uпит=15+15В.

В ходе данной работы будут использоваться обозначения:

Еп= Uпит,

Rг= Rс,

Ег=Ес.

2. Определение числа каскадов.

Для многокаскадного усилителя (рис.1)

Рисунок 1. – Структурная схема усилителя.

Для определения числа каскадов необходимо знать коэффициент усиления усилителя. Его можно рассчитать по следующим формулам:

Uвыхмах= (В) – амплитуда выходного напряжения;

Кu= – коэффициент усиления усилителя;

Исходя из этих формул определим число каскадов:

n=lgKu=lg 9,78=0,99≈1.

Значит число каскадов должно быть не меньше одного. В своей работе я возьму три каскада. Принципиальная схема изображена на рисунке 2:

Рисунок 2. – Схема принципиальная.

3. Расчет выходного каскада.

3.1. Выбор транзистора.

Выбор транзистора для оконечного каскада осуществляется с учетом следующих предельных параметров:

- граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ:

fгр≥(10…100) fв,

fгр≥1 МГц;

- предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер:

Uкэмах>(2…3)Uвыхмах,

Uкэмах>10,38 В;

- предельно допустимого тока коллектора:

Ікмах>(2…3) Uвыхмах/Rн,

Ікмах>1,73 А.

Исходя из этих предельных параметров возьмем транзистор КТ817А.

Типовая схема оконечного каскада приведена на рисунке 3:

Рисунок3 – Схема выходного каскада.

3.2.1. Расчет трансформатора

Pkmax≥P_≈max;

Pkmax=1, значит выберем мощность трансформатора равную (0,1-1)Вт, тогда =(0,7-0,85)

Сопротивление нагрузки в цепи с трансформатором:

Rн^*=(Uпит-Uкэмах)²/(2 P_≈max),

Rн^*=(15-25)²/(2·0,85)=58,8 (Ом);

Параметры трансформатора:

1. Коэффициент трансформации:

n₂=

2. Индуктивность намагничивания трансформатора:

L_T2>> (Гн)

3.Активное сопротивление первичных и вторичных обмоток:

r₂₁=0,58Rн* · (1- )=0,58·58,8· (1-0,85)=5,11 (Ом)

r₂₂= (Ом)

3.2.2. Расчет требуемого режима транзистора.

Задаемся сопротивлением в цепи коллектора:

Rк=(1…2) Rн^*,

Rк=2·58,8=117,6 (Ом);

Задаемся падением напряжения на Rэ:

U_Rэ=(0,1…0,2)Еп

U_Rэ=0,1·15=1,5 (В);

Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки:

Rэкв=(Rн^* ·Rк)/(Rн^*+ Rк)

Rэкв =(58,8·117,6)/(58,8+117,6)=39,2 (Ом);

Определим точки для построения нагрузочной прямой по выходной характеристике транзистора КТ817А:

U_кэ= Е_п=15 (B) I_к=Е_п /R_н=15/6=2,5 (A)

Рисунок 4 – Входные и выходные динамические характеристики.

Ток коллектора в рабочей точке:

Ік0=0,6А

Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке:

Uкэ0=12В