Схемотехника_1 / ргр / Методичка_РГР_ПАЭ
.pdfМинистерство образования и науки Украины Сумский государственный университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
по теме "РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ " ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"УСТРОЙСТВА АНАЛОГОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ" для студентов направления подготовки:
6.050802 "Электронные устройства и системы"
Сумы Издательство СумГУ 2015
Методические указания для выполнения расчетно-графической работы "Расчет усилителя низкой частоты " по дисциплине «Устройства аналоговой электроники»./ Составители: А.Б. Дудник, В.В. Гриненко, Ю.А. Зубань. – Сумы: Изд-во СумГУ,
2015. – 75 с.
Кафедра Электроники и компьютерной техники
3
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
С. |
1 |
Выбор типа выходного каскада. ......................................... |
4 |
2 |
Расчет бестрансформаторного выходного каскада........... |
6 |
3 |
Расчет трансформаторного выходного каскада . ............ |
18 |
4 |
Расчет фазоинверсного каскада . ..................................... |
28 |
5 |
Расчет входного каскада на операционном усилителе... |
33 |
6 |
Расчет входного каскада на транзисторе . ....................... |
37 |
6.1 Расчет входного каскада на биполярном транзисторе с
общим эмиттером .................................................................. |
40 |
|
6.2 Расчет входного каскада на биполярном транзисторе |
с |
|
общим коллектором. ............................................................. |
41 |
|
6.3 Расчет входного каскада на полевом транзисторе ....... |
43 |
|
7 |
Расчет цепей фильтрации по питанию............................. |
45 |
8 |
Расчет коэффициента гармоник выходного каскада и |
|
обратной связи....................................................................... |
48 |
|
9 |
Расчет элементов связи ..................................................... |
55 |
Приложение А. ...................................................................... |
57 |
|
Приложение Б. ....................................................................... |
59 |
|
Приложение В........................................................................ |
72 |
|
Приложение Г. ....................................................................... |
73 |
|
Список рекомендуемой литературы.................................... |
74 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
1 Выбор типа выходного каскада |
||
Тип выходного каскада выбирается исходя из необходи- |
|||||||
мой величины напряжения питания. |
|||||||
Амплитудное значение коллекторного напряжения нагруз- |
|||||||
ки |
|
|
|
|
|
|
|
Uк м Uн |
2 , |
|
|||||
|
где Uн - эффективное напряжение на нагрузке, В. |
||||||
Амплитуда импульса тока нагрузки |
|||||||
I |
к м |
Uк м . |
|
||||
|
|
Rн |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
Необходимое напряжение источника питания |
||||||
E |
1.1(Uк м rнасI к м ) , |
||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
где rнас- внутреннее сопротивление транзистора в режи- |
|||||||
ме насыщения, определяется по выходной характеристике тран- |
|||||||
зистора рисунок 1.1. |
|
||||||
rнас |
|
Uнас |
. |
||||
I нас мак с |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
IК |
|
|
|
||
|
насмах |
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Uнас |
UКЭ |
|
Рисунок 1.1 – Определение сопротивления rнас |
|||||||
5
Если полученное значение Eп лежит в диапазонах:
- 9 Eп 12 , выбираем бестрансформаторный выходной кас-
кад с напряжением питания Eп 12 В ;
- 12 Eп 15 , выбираем бестрансформаторный выходной кас-
кад с напряжением питания Eп 15 В ;
- Eп 9 или Eп 15 , выбираем трансформаторный выходной каскад с напряжением питания Eп 12 В или Eп 15 В .
6
2 Расчет бестрансформаторного выходного каскада
|
|
|
|
+Eп |
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
VT2 |
|
R1 |
VD1 |
|
|
VT4 |
|
|
|
R5 |
C3 |
|
VD2 |
|
|
|
C1 |
|
|
VT3 |
Rн |
VT1 |
|
|
VT5 |
|
|
|
|
||
R2 |
R4 |
C2 |
R6 |
|
|
|
|
|
-Eп |
Рисунок 2.1 – Бестрансформаторный выходной каскад Амплитудное значение коллекторного напряжения транзи-
стора VT4, VT 5
Uк м4 Uн 
2 ,
где Uн - эффективное напряжение на нагрузке, В. Амплитуда импульса коллекторного тока транзистора
I к м4 Uк м4 .
Rн
Мощность выделяемая каскадом в нагрузке
Pн Uн2 . Rн
7
Ориентировочная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT4
P |
(0.4 0.9)P . |
к 4 |
н |
Используя полученные значения Pк 4 , Eп , I к м4 подби-
раем транзисторы VT4 (VT5) , отдавая предпочтение приборам с малым обратным током I к о.
Транзисторы подходят, если выполняются условия:
P |
P |
, |
к доп |
к 4 |
|
Uк э доп 2Eп ,
I к доп I к м4.
Выбираем транзистор с характеристиками:
Pк доп - максимально допустимая мощность, рассеивае-
мая на коллекторе транзистора,
Uк э доп - максимальное напряжение коллектор-эмиттер
транзистора,
I к доп - максимально допустимый постоянный ток кол-
лектора,
Tдоп - максимальная температура перехода.
Максимальная температура коллекторного перехода транзистора выбирается из условий
tк мак с tв (15 30) С, tк мак с Tдоп .
Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора при максимальной температуре окружающей среды
Рк доп t tк макс Рк t t25 C dP(tк макс 25) ,
dP - коэффициент, характеризующий уменьшение мощности с повышением температуры Вт/˚С.
|
|
8 |
|
|
|
Выбор режима работы транзистора по постоянному току и |
|||||
построение линий нагрузки. |
|
|
|
|
|
Ток покоя коллектора транзисторов VT4 (VT5) |
|||||
для транзисторов серии КТ 814, КТ 815, КТ 816, КТ 817: |
|||||
I oк 4 (0.5 2) 103 I к о , |
|
|
|
||
для транзисторов серии КТ 818, КТ 819: |
|
|
|||
Ioк4 (200 500) Iко , |
|
|
|
|
|
I к о- значение обратного тока при 25оС. |
|
|
|||
Полученное значение тока покоя I oк 4 |
должно быть не |
||||
больше допустимого значения: |
|
|
|
|
|
I oк 4мак с (0.01 0.1)I |
к м4 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если это условие не выполняется необходимо подобрать |
|||||
транзистор с меньшим значением обратного тока коллектора. |
|||||
На семействе выходных статических характеристик тран- |
|||||
зисторов VT4 (VT5) строят нагрузочные прямые по переменно- |
|||||
му току с координатами (рисунок 2.2). |
|
|
|||
А(I oк 4, Еп ); В(I oк 4 I к м4, Еп Uк м4) . |
|||||
Iк |
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
Iб4 макс |
|
|
|
|
|
||
км4 |
|
|
|
|
|
макс I |
|
|
|
|
|
к4 |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
Iоб4 |
|
к4 |
|
|
|
Uкэ |
|
o |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
0 Uok4 |
Uкм4 |
|
|
|
|
|
Eп |
|
|
|
|
Рисунок 2.2 – Построение нагрузочной прямой транзисто- |
|||||
ра VT4 (VT5) |
|
|
|
|
|
9
Переносим соответствующие значения токов на входные характеристики (рисунок 2.3).
|
Iб |
|
|
|
|
|
Uкэ 0 |
|
|
А" |
|
4макс |
бм4 |
|
|
I |
|
|
|
бм |
|
А' |
|
I |
|
|
|
|
oб4 |
|
|
|
I |
|
Uбэ |
|
|
|
|
|
0 |
Uоб4 |
Uбм4 |
|
|
Uбм4 макс |
|
Рисунок 2.3 – Определение параметров входного сигнала транзистора VT4 (VT5)
Определяем для транзисторов VT4 (VT5) (рисунок 2.3):
Uбм 4 - амплитудное значение напряжения на базо-
эмиттерном переходе;
Uоб4 - напряжение покоя базы;
Uбм 4 мак с - максимальное значение напряжения на базо-
эмиттерном переходе;
I бм4 - амплитудное значение тока базы; I об4 - ток покоя базы;
I бм4 мак с - максимальное значение тока на базо-
эмиттерном переходе.
Входное сопротивление транзисторов VT4 (VT5)
Rвх бэ4 Uбм4 . I бм4
10
Номинал резисторов R5 (R6)
R5 R6 (2 5)Rвх бэ4 .
После расчета необходимо выбрать значения сопротивлений в соответствии с рядом номинальных значений (Приложение В).
Выбор предвыходных транзисторов и режимов работы их по постоянному току.
Ток покоя эмиттера транзистора VT2 (VT3)
I |
оэ2 |
I |
об4 |
|
Uоб4 |
. |
||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
R5 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Амплитудное значение тока эмиттера транзистора VT2 |
||||||||||
(VT3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iэм2 |
|
|
Uбм4 |
|
. |
|
||||
R5 |
Rвх бэ4 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
Примем |
|
I к м2 I эм2 . |
||||||||
Аналогично выбору выходных транзисторов выбираем VT2 (VT3). Транзисторы подходят, если выполняются неравенства:
P Рн I бм4 ,
к доп |
I к м4 |
|
|
Uк э доп 2Eп , |
|
I к доп I к мак с I к м2 I ок 2 I эм2 I оэ2 . |
|
Для построения линии нагрузки по постоянному току транзисторов VT2 (VT3) выбираем следующие координаты (рисунок 2.4).
А' (I oк 2, Еп Uoб4),
А" (I oк 2 I к м2, Еп Uoб4 Uк м2),