1. Расчет усилителя мощности

   1. Расчет оконечного каскада

      1. Выбор транзисторов

Для расчёта был выбран оконечный каскад на комплементарных транзисторах, собранных в сборки Дарлингтона (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Оконечный каскад

Затем был произведен выбор транзисторов по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, и максимальной амплитуде коллекторного тока.

Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе, рассчитывается по формуле:

Максимальный требуемый эмиттерный ток (амплитудное значение), рассчитывается по формуле:

Максимальное требуемое напряжение (амплитудное значение), падающее на нагрузке, рассчитывается по формуле:

По этим параметрам выбираются транзисторы T1 и T2 для оконечного каскада из доступных в симуляторе. Наиболее подходящими оказываются транзисторы BD139 и BD140 соответственно, параметры которых приведены ниже:

1. Максимальный коллекторный ток = 1,5 А;

2. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе = 12,5 Вт;

3. Статический коэффициент усиления по току = 40  100;

4. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер = 80 В;

5. Емкость база-коллектор = 20 пФ;

6. Объемное сопротивление базы = 1 Ом;

7. Граничная частота транзистора = 100 МГц.

Что тут писать?

Содержание основной части работы должно отвечать заданию (ТЗ) и требованиям.

В основной части приводятся данные, отражающие сущность, методику и основные результаты выполненной работы.

Основная часть должна содержать: выбор направления исследования, включающий обоснование направления исследования, методы решения задач и их сравнительную оценку, описание выбранной общей методики проведения работы; процесс теоретических и (или) экспериментальных исследований, включая определение характера и содержания теоретических исследований, методы исследований, методы расчета, обоснование необходимости проведения экспериментальных работ, принципы действия разработанных объектов, их характеристики; обобщение и оценку результатов исследований, включающих оценку полноты решения поставленной задачи и предложения по дальнейшим направлениям работ, оценку достоверности полученных результатов и технико-экономической эффективности их внедрения и их сравнение с аналогичными результатами отечественных и зарубежных работ, обоснование необходимости проведения дополнительных исследований, отрицательные результаты, приводящие к необходимости прекращения дальнейших исследований.

Предлагаю для данной курсовой работы разделить основную часть на две: теоретическая и практическая часть.

2. Снятие вах транзисторов

После были сняты входные и выходные ВАХ транзисторов BD139 и BD140. Поскольку транзисторы, соедененные по схеме Дарлингтона работают как один транзистор, то характеристики снимались для сборки из двух транзисторов. Входная характеристика сборки из двух BD139 представлена на рисунке 1.2.

Выберем рабочую точку, соответствующую классу усиления AB:

Рисунок 1.2 – Входная ВАХ транзистора BD139

Определим входное сопротивление по линейному участку ВАХ:

Далее была снята проходная характеристика транзистора BD139, изображенная на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Проходная ВАХ транзистора BD139

Рассчитаем крутизну транзистора и коэффициент усиления по току в рабочей точке:

Затем, рассчитаем выходное сопротивление эмиттерного повторителя:

Теперь, имея коэффициент усиления по току, можно рассчитать входное сопротивление транзистора по переменному току с учетом обратной связи, создаваемой сопротивлением нагрузки:

Далее рассчитаем постоянную времени транзистора :

Тогда входная динамическая емкость транзистора:

где – коэффициент усиления по напряжению.

Подытожив, можно сказать, что выбранной рабочей точке соответствуют следующие параметры:

= 5 мА, = 0,45 А, = 850 мВ, = 4700 мА/В, = 56, = 468 Ом, = 7,5 нс, = 7,54 нФ.

Затем были сняты выходные характеристики транзистора BD139, показанные на рисунке 1.3.

Рисунок 1.4 – Выходные ВАХ транзистора BD139

Нагрузочная прямая в данном случае строится через две точки с координатами (E:0) и ( ; ). выбирается исходя из требуемой выходной амплитуды (8 В). Взяв небольшой запас, примем = 9,5 В. = 450 мА – это рабочая точка, выбранная ранее.

Питание необходимо выбирать исходя из требуемой амплитуды выходного сигнала, т. к. = 8 В возьмем источник питания E = 24 В. Как видно из рисунка 1.4, рабочая точка выбрана правильно, т.к коллекторный ток в отсечку не уходит.

Комплементарный транзистор BD140 имеет аналогичную входную характеристику, изображенную на рисунке 1.3, поэтому в дальнейшем для расчетов будут использоваться характеристики, полученные для транзистора BD139.

Рисунок 1.3 – Входная ВАХ транзистора BD140

Затем были сняты выходные характеристики транзистора BD139, показанные на рисунке 1.3.

Рисунок 1.4 – Выходные ВАХ транзистора BD139

Нагрузочная прямая в данном случае строится через две точки с координатами (E:0) и ( ; ). выбирается исходя из требуемой выходной амплитуды (8 В). Взяв небольшой запас, примем = 9,5 В. = 450 мА – это рабочая точка, выбранная ранее.

Питание необходимо выбирать исходя из требуемой амплитуды выходного сигнала, т. к. = 8 В возьмем источник питания E = 24 В. Как видно из рисунка 1.4, рабочая точка выбрана правильно, т.к коллекторный ток в отсечку не уходит.