Расчет выходного каскада

Дано: U_вых.м = 10 В, I_н = 1.4 А, β_мин = I_к/I_б = 100 (для всех транзисторов), β – статический коэффициент передачи по току транзистора в схеме с общим эмиттером I_э ~ I_к

Определяем минимальное сопротивление нагрузки:

R_н.мин = U_вых/ I_н = 10/1.4 = 7.1429 Ом

Сопротивление R₆ выбираем из условия обеспечения напряжения U_вых = 10 В при I_н = I_нм. В этом режиме через транзистор VT1 течёт минимальный ток I_Э1.МИН. Зададимся минимальным током I_Э1.МИН = 2 мА. Меньше нельзя, иначе транзистор теряет усилительные свойства. При этом в цепи базы VT3 течет максимальный ток.

I_БЗ.М = I_нм/ β_мин.з = 1.4/100 = 14 мА (I_КЗ ~ I_ЭЗ = I_нм)

I_R6 = I_Э1.МИН + I_БЗ.М = 2 мА + 14 мА = 16 мА

В этом режиме из второго законы Кирхгофа:

U_ип = U_R6 + U_ЭБ.З + U_R8 + U_вых.м

U_ЭБ.З = 0.8 В, U_R8 ~ 0.2 В

U_R6 = U_ип – U_R8 – U_ЭБ.З – U_вых.м = 15 – 0.2 – 0.8 – 10 = 4 В

R₆ = U_R6/I_R6 = 4 * 10³/16 = 250 Ом

Аналогичным образом определим R₇, R₈ из условия обеспечения напряжения U_вых.м = -10 В, I_н = -I_нм = -1.4 А, β_мин.3 = β_мин.4

R₇ = R₆ = 250 Ом

I_R8 ~ I_нм = 1.4 А

R₉ = R₈ ~ U_R8/I_нм = 0.2/1.4 = 0.14 Ом

Максимальные мощности, рассеиваемые на элементах вк.

Мощность рассеяния на коллекторе транзистора P_К = I_K * U_КЭ, где I_K – ток коллектора, U_КЭ – напряжение коллектор – эмиттер.

P_K3M ~ P_K4M ~ U²_ип/(4R_н.мин) = 15²/(4 * 7.1429) = 7.875 Вт

Транзисторы VT3, VT4 нужно устанавливать на теплоотвод, поскольку допустимая мощность рассеяния на транзисторе без теплоотвода как правило не превышает 2-4 Вт.

P_K2M ~ P_K1M ~ U²_ип/R₆ = 15²/250 = 0.9 Вт

Транзисторы VT1 и VT2 можно использовать без теплоотвода.

Определим максимальную мощность на резисторе R₆ при U_вых = -U_вых.м

U_ип = U_R6M + U_ЭБ.1 + U_ЭБ.2 – U_ЭБ.4 – U_R9 – U_вых.м

U_R6M = U_ип + U_вых.м + U_ЭБ.4 + U_R9 - U_ЭБ.1 - U_ЭБ.2 =

= 15 + 10 + 0.8 + 0.2 – 0.6 – 0.6 = 24.8 ~ 25 Вт

P_R7M ~ P_R6M ~ U²_R6M/R₆ = 25²/250 = 2.5 Вт

Можно показать

P_R9M ~ P_R8M = I²_нм * R₈ = 1.4² * 0.14 = 0.2744 Вт

Заключение

В ходе курсовой работы были получены навыки расчета и проектирования микроэлектронных устройств на базе систем Multisim и NI ELVIS, использования справочной литературы, оформления технической документации.

Были рассчитаны значения параметров компонентов для трех электронных схем, на основе которых был проведен анализ в системе Multisim и NI ELVIS. Для расширения возможностей усилителя переменного тока был реализован мощный выходной каскад. Составлен чертеж схемы и список использованных при ее построении компонентов.

Список использованной литературы

1. ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ САПР В СХЕМОТЕХНИКЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ: Учебно-методическое пособие/ Андреев В. С., Бутусов Д. Н., Михалков В. А., Соколов Ю. М - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. 64 с.

29