48

іністерство освіти і науки України

Донецький національний технічний університет

Методичні вказівки

до виконання курсової роботи по курсу

«Електроніка і мікросхемотехніка»

для студентів напрям підготовки 6.050202 АУП

(Автоматизація та комп’ютерні інтегровані технології)

Розглянуто

на засіданні кафедри

електронної техніки

Протокол № 6 від 26.01.11

Затверджено на засіданні навчально-видавничої

ради ДонНТУ

Донецьк – 2011

УДК 621.38 (07)

Методичні вказівки до виконання курсової роботи по курсу «Електроніка і мікросхемотехніка» (для студентів спеціальності 7.092501 АУП (Автоматичне управління технологічними процесами) /М.П. Косарєв, О.В. Вовна, І. С. Косяков – Донецьк: ДонНТУ, 2011. – 48 с.

Приведені методики розрахунку і приклад розрахунку основних блоків підсилювача звукових сигналів з потужним виходом, приведені рекомендації по вибору режимів роботи напівпровідникових приладів, розроблені вимоги до окремих каскадів електронної схеми.

Укладачі: к.т.н. доцент М.П. Косарєв

к.т.н. доцент О.В. Вовна

ст. І.С. Косяков

Рецензент ст. викладач В.К.Ямілов

Зміст

		Стор
Завдання............................................................................................................		4
Перелік прийнятих скорочень.........................................................................		5
Вступ..................................................................................................................		6
1	Розрахунок двотактного трансформаторного підсилювача потужності на біполярному транзисторі.........................................................................	9
2	Розрахунок однотактного трансформаторного підсилювача потужності на біполярному транзисторі.....................................................................	24
3	Розрахунок схеми узгодження.....................................................................	34
4	Розрахунок схеми негативного зворотного зв'язку у підсилювачі звукових частот з потужним виходом..............................................................	36
5	Розрахунок блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом..........................................................................................................	42
Перелік посилань...............................................................................................		44
Додаток А – Перелік елементів принципової схеми......................................		45
Додаток Б – Схема електрична структурна підсилювача звукових частот з потужним вихідним каскадом.......................................................................		46
Додаток В – Схема електрична принципова підсилювача звукових частот з потужним вихідним каскадом.......................................................................		47
Додаток Г – Стандартний ряд напруг.............................................................		48
Додаток Д – Ряди Е номінальних ємностей конденсаторів і опорів резисторів....................................................................................................................		48

Завдання

Розробити підсилювач звукових частот з потужним вихідним каскадом, що виконаний за трансформаторною схемою.

Початкові дані:

1. Варіант по журналу................................................................................ХХ;

2. Тип потужного транзистора..........................................................КТ802А;

(вибирається студентом самостійно у ході виконання курсової роботи за методичними вказівками, що приведені нижче);

3. Потужність в навантаженні Р_Н, Вт...........................................................5;

4. Опір навантаження R_Н, Ом........................................................................4;

5. Нижня гранична частота f_Н, Гц...............................................................70;

6. Верхня гранична частота, f_В, кГц............................................................16;

7. Коефіцієнт частотних викривлень М_Н=М_В...........................................1,1;

8. Коефіцієнт нелінійних викривлень, _Н,%............................................0,50;

9. Нестабільність амплітуди напруги навантаження, U_Н/U_Н.........2,0·10^-2;

10. Опір джерела R_ДЖ, Ом..........................................................................500;

11. Параметри мережі живлення:

11.1. Напруга мережі U_М, В.........................................................

11.2. Частота мережі f_М, Гц............................................................(50 1);

12. Коливання температури навколишнього середовища t_С, С...(+0+55).

13. Живлення підсилювача здійснити від стабілізованого джерела на базі інтегральної мікросхеми стабілізатора.

Структурна схема підсилювача звукових частот з потужним виходом приведена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Структурна схема підсилювача звукових частот

з потужним виходом

Перелік прийнятих скорочень

БЖ – блок живлення;

БПТ – біполярний транзистор;

ВАХ – вольтамперна характеристика;

КНВ – коефіцієнт нелінійних викривлень;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

КЧВ – коефіцієнт частотних викривлень;

НЗЗ – негативний зворотний зв'язок;

ЗЕ – загальний емітер;

ОППС – операційний підсилювач постійного струму;

ПКП – передкрайовий підсилювач

ПП – попередній підсилювач;

СУ – схема узгодження.

ПП – підсилювач потужності;

1ПП – однотактний підсилювач потужності;

2ПП – двотактний підсилювач потужності;

УПТ – уніфіковані погоджуючи трансформатори.

ВСТУП

ККД однотактного підсилювача потужності класу А менше 50 %, тому з метою підвищення ККД застосовують двотактні каскади, ККД яких досягає 80 %. Двотактні каскади працюють в класах AB або B. З метою зменшення нелінійних викривлень використовують клас AB.

При цьому величину струму I_КП вибирають рівною: I_КП=(0,050.,5)·I_Кmax, тим самим забезпечуючи виконання умови: I_КП>I_Бзвр. У результаті відокремлюється сама нелінійна область ВАХ транзистору.

Принципова схема двотактного трансформаторного підсилювача потужності має вигляд представлений на малюнку 2.

Рисунок 2 – Схема двотактного трансформаторного

підсилювального каскаду

Транзистори VT₁ і VT₂ ідентичні. Положення робочої точки на постійному струмі забезпечується дільником R₁||R₂. Зважаючи на великі струми бази величини R₁ і R₂ виходять порядку сотень Ом. Таким чином R₁ і R₂ зменшують ККД підсилювача. Для зменшення шунтуючого впливу резисторів R₁ і R₂ замість них застосовують діоди, які вибираються також як і для однотактних підсилювачів потужності.

На практиці додатково встановлюють резистори R₀=(0,11) Ом. Вони не розраховуються і служать для зрівнювання колекторних струмів транзисторів VT₁ і VT₂ а також для збільшення термостабільності каскаду. Розрахунок каскаду по постійному струму не відрізняється від розрахунку каскаду з ЗЕ.

Недоліком даної схеми є наявність трансформатора із загальною точкою. Якщо W’₁=W’’₁, то серцевина трансформатору Tр₂ не зазнає вимушеного підмагнічування, оскільки на постійному струмі I_Кm1=I_Кm2.

На базу VT₁ і VT₂ сигнали приходять у протифазі. Коли відкритий VT₁, закритий VT₂. Тому для струмів I_К1 і I_К2 можна записати наступне співвідношення:

Вираз для магнітного потоку має наступний вигляд: Ф=A·(I_К1-I_К2).

Підставляючи замість I_К1 і I_К2 співвідношення, одержуємо: Ф=A·(I_К12+I_К22);

Ф=A·(I_К12+I_К22);

На величину коефіцієнта нелінійних спотворень впливають тільки непарні гармоніки (парні гармоніки не співпадають по фазі на , а непарні співпадають по фазі, тому щодо серцевини трансформатора парні гармоніки знищуються, а непарні збільшуються у двічі). Отже під час розрахунку  необхідно враховувати 3-ю, 5-у і т.д. гармоніки. Необхідно враховувати також коефіцієнт асиметрії b=(0,050,1).

Транзистори VT₁ і VT2 вибираються за трьома критеріями (струм, напруга, потужність).

Під час розрахунку двотактного каскаду ВАХ для VT₁ і VT₂ поєднують (див. рис. 3).

I_Кm=I_Кmax-I_Кmin; U_Кm=E_К-U_Кmin; U_КЭmax2·E_К

Е_К вибирають виходячи з наступної умови: E_К=U’_{Н max}+(11,5); де U’_Нmax – амплітуда напруги навантаження, приведена до первинної обмотки трансформатора.

E_К(1.11.2)(U’_Нmax+1); I_Кmax>I_Нmax (с запасом у 2 рази);

P_К=(I_Кmax·U_Кmax)/2.

Для двотактного підсилювача потужності розрахунок ведеться для одного плеча оскільки параметри обох плечей однакові.

r₁=r’₂.

Середнє значення колекторного струму транзистора VT₁ за період роботи схеми визначається таким чином:

Малюнок 3 – ВАХ VT₁ і VT₂ під час розрахунку двотактного каскаду

Потужність, споживана від джерела живлення (P₀) за період роботи схеми визначається із співвідношення:

Визначимо ККД двотактного каскаду:

Величиною ·I_Kп можна знехтувати оскільки I_Km>>·I_Kп.

Т.к. U_KmE_K, тому На практиці ККД складає 6570%.