ВСТУП

Технічна електроніка широко застосовується практично у всіх сферах науки і техніки, тому знання основ електроніки необхідно кожному інженеру. Багато задач вимірів, управління, інтенсифікації технологічних процесів, що з’являються в різних областях техніки, можуть бути успішно вирішені фахівцем знайомим з основами електроніки.

У наш час в техніці широко використовуються різні підсилювачі пристроїв. Підсилювачі скрізь оточують нас. В кожному радіоприймачі, телевізорі, комп’ютері, станку з числовими програмними управлінням є підсилюючі каскади.

В залежності від типу підсилюючого параметра підсилюючі пристрої розподіляють на підсилювачі струму, напруги та потужності.

В даному курсовому проекті вирішується задача проектування підсилювача низької частоти. В задачу входить вибір типу компонентів, з яких складається пристрій. Для розробки ПНЧ слід зробити попередній розрахунок та оцінити кількість і тип основних елементів.

Оптимізація вибору складових компонентів складається з того, що при проектуванні підсилювача слід використовувати такі елементи, щоб їх параметри забезпечували максимальну ефективність пристрою за заданими характеристиками, а також його економічність з точки зору витрат енергії мережі, та собівартості компонентів, що входять до нього.

1. Аналіз технічного завдання

Метою даної курсової роботи є проектування і розрахунок підсилювача низької частоти (ПНЧ). Призначення ПНЧ полягає в отриманні на заданому опорі кінцевого навантажувального пристрою необхідної потужності сигналу, що підсилюється.

Вихідні дані для розрахунку наступні:

Вихідна потужність P_вих= 15 Вт.

Опір навантаження R_н= 8 Ом.

Напруга джерела сигналу U_вх= 7 мВ.

Опір джерела сигналу R_дж= 100 Ом.

Смуга частот f_н = 30 Гц, f _в = 15000 Гц.

Коефіцієнт гармонік Кг=1,9%

Коефіцієнт частотних спотворень Мв=Мн=1,5 Дб

В якості елементної бази вибираємо біполярні транзистори, а також резистори і конденсатори. Оскільки опір навантаження малий, то можна було б використати вихідний трансформатор. Але це призвело б до збільшення частотних викривлень сигналу. Тому вихідний каскад обираємо двотактним безтрансформаторним. Опір джерела сигналу R_дж=100 Ом, що дозволяє обійтись без вхідного трансформатора.

Оскільки джерело вхідного сигналу розвиває дуже низьку напругу, то подавати сигнал безпосередньо на каскад підсилення потужності не має сенсу, оскільки при такій слабкій керуючій напрузі неможливо отримати значної зміни вихідного струму, а отже і вихідної потужності. Тому до складу структурної схеми ПНЧ, крім вихідного каскаду, який віддає необхідну потужність корисного сигналу в навантаження, необхідно ввести каскади попереднього підсилення

2. Розрахунок безтрансформаторного каскаду з потужністю у навантаженні P_Н 5 Вт

Схема електрична принципова такого каскаду представлена на рис. 1.1

Рис.1.1 – Електрична схема без трансформаторного каскаду з потужністю у навантаженні P_Н 5 Вт

Вибір типів транзисторів VT3 VT4 для такої схеми виконується по значенням:

-Р_Кmax — максимальній допустимій потужності, що розсіюється на колекторі;

-F_Т — граничній частоті передачі струму;

-Е_К — ЕРС джерела живлення;

-І_Kmax — максимального значення імпульсу колекторного струму.

Визначаємо потужність сигналу у колекторному колі транзистора кінцевого каскаду:

P_~= 1,1 P_Н = 1,1∙15 = 16,5 Вт

Визначаємо граничну частоту:

= 2∙15∙10³∙50 = 1,5МГц

Визначаємо ЕРС джерела живлення:

^{= 36,33 В}

Визначаємо амплітуду колекторного струму:

= 2,031 А

За розрахованими значеннями цих параметрів обираємо транзистори таким чином, щоб зберігалися співвідношення

Р_{Кmax дов}  0,25 Р_~ = 4,125 Вт

F_{т дов}  2f_вh_21е = 1,5 МГц

U_{Kmax дов} ≥ 1.1E_K = 39,36 В

I_{Kmax дов} ≥ I_Kmax = 2,031 А

Довідникові дані обраних транзисторів заносимо у табл. 1.1

Тип транзистора	Структура	PКmax, Вт	IКmax, А	UКmax, В	FТ, МГц	h21e min	h21e max	Ск, пФ
КТ817Б	n-p-n	20	3	45	3	25	275	55
КТ816Б	p-n-p	20	3	45	3	25	275	115

Таблиця 1

Вибираємо типи транзисторів VT1 та VT2 :

Визначаємо орієнтовну амплітуду імпульсу базового струму транзис­торів VT3 та VT4:

, ^{= 0,12 А}

 де h_{21e min} вибираємо з таблиці 1.4.

Визначаємо амплітуду імпульсу колекторного струму транзисторів VT1 та VT2:

. = 0,144-0,156 А

 

Визначаємо потужність у колекторному колі транзисторів VT1 та VT2, яку необхідно мати у вхідному колі VT3 та VT4:

 

, ^{= 0.94 Вт}

 

де К_РКК – коефіцієнт підсилення за потужністю транзисторів VT3 та VT4 кінцевого каскаду:

.

 

Гранична частота F_T та максимальна напруга U_КЕmax цих транзисторів такі самі, як і для вихідних – VT3 та VT4:

 

^{= 39.36 B}

.^{= 1.5MГц}

 

За розрахованими значеннями цих параметрів обираємо тип транзисторів таким чином, щоб зберігалися співвідношення:

Р_{Кmax дов}  0,25 Р_~ = 0,28 Вт

F_{т дов}  2f_вh_21е = 1,5 МГц

U_{Kmax дов} ≥ 1.1E_K = 43,6 В

I_{Kmax дов} ≥ I_Kmax = 0,187 А

Довідкові дані обраних транзисторів заносимо у таблицю 1.2.

Тип транзистора	Структура	PКmax, Вт	IКmax, А	UКmax, В	FТ, МГц	h21e min	h21e max	Ск, пФ
КТ530A	n-p-n	0.5	1	60	100	180	500	50
КТ529A	p-n-p	0.5	1	60	100	180	500	50

Таблиця 2

3. Розрахунок резисторного передкінцевого каскаду

Принцепова електрична схема каскаду представлена на рис 1.2

Рис1.2 – схема резисторного перед кінцевого каскаду

Вибір типу транзистора такого каскаду вибирається за :

І_Кmax — максимально допустимому струму колектора;

U_КЕmax — максимально допустимій напрузі колектор-емітер транзистора;

F_т — граничній частоті.

Визначаємо напругу на колекторі транзистора у робочій точці

U_К0= 0,5 Е_К,= 24 В

де Е_К — ЕРС джерела колекторного живлення транзистора кінцевого каскаду.

Визначаємо орієнтоване значення базового струму транзистора кінцевого каскаду

І_{Бmax ор} = І_{Кmax ор}/h_{21e min}= 0,04 А

За результатами розрахунків обираємо тип транзистора у резисторний попередкінцевий каскад таким чином, щоб виконувались такі співвідношення:

І _{Кmax дов} > 2,5 I_{Бmax ор} = 0,1 А

U_{КЕmax дов} > 2,2 U_К0 = 52,8 В

F_{т дов} > 2 f_В h_21e = 4,5 МГц

Довідкові данні обраного транзистора заносимо у табл. 3.

Тип транзистора	Структура	PКmax, Вт	IКmax, А	UКmax, В	FТ, МГц	h21e min	h21e max	Ск, пФ
КТ503Д	n-p-n	0,35	0,15	60	5	40	120	2,5

Таблиця 3

4.Вибір числа каскадів попереднього підсилення і складання принципової схеми підсилення.

Рис.4. вихідна і вхідна ВАХ КТ816,КТ817

Визначаємо необхідний коефіцієнт підсилення підсилювача за потужністю

К_реп= 4Р_~ R_дж/E²_дж = 134693878

де R_дж і Е_дж внутрішній опір і ЕРС джерела сигналу, задані у завданні на проектування.

Визначаємо орієнтоване значення коефіцієнта підсилення за потужністю безтрансформаторного каскаду із складеними комплементарними транзисторами

=4500

де — першого транзистора з двох складених;

— другого транзистора пари.

Визначаємо орієнтоване значення коефіцієнта підсилення за потужністю резисторного попередкінцевого каскаду

= 480

Визначаємо коефіцієнт підсилення за потужністю кінцевого та попередкінцевого каскаду

=2160000

Визначаємо коефіцієнт підсилення за потужністю, який повинен забезпечити всі каскади попереднього підсилення

= 62

Це значення виразити у децибелах:

, дб=10 lg = 17,92

Вважаємо, що один каскад попереднього підсилення дає орієнтовно коефіцієнт підсилення за потужністю

Визначаємо загальне число каскадів попереднього підсилення

^{= 1}

Висновок:

В ході курсового проекту був розрахований двокаскадний підсилювач потужності, який відповідає технічному завданню Був вибраний безтрансформаторний каскад, зібраний по схемі з загальним колектором (ЗК) на складених транзисторах, передкінцевий каскад резисторний з загальним емітером (ЗЕ).

Список літератури:

1. Гусев В.Г. Злектроника. - М.: Высшая школа. 1991. 622с.

2. Лавриненко В. Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. -К.: Техника 1984. 424с.

3. Основи радіоелектроніки : методичні вказівки до виконання курсового проекту для студентів напряму підготовки “Радіоелектронні апарати” / В. І. Лу­жанський, В. С. Петрушак, Ю. О. Бабій. – Хмельницький : ХНУ, 2011.– 20 с.

5. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы. Справочник Под. ред. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1985. 560 с.

6. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. Под общей редакцией Н. Н. Горюнова. Издание второе, переработанное.. М.: Знергоатомиздат 1985. 902 с.

7.Основи радіоелектроніки методичні вказівки до виконання курсового проекту для студентів напрямку підготовки «Радіоелектронні апарати» 2011. 20с.

КПРЕА.050902.014 ПЗ 14