Московский Государственный Институт Электронной Техники

Курсовая работа по радиоэлектронике

«Расчет усилителя мощности на транзисторах и ОУ»

Студент: Тафинцев К.С., гр. ЭКТ-32

Преподаватель: Коротков Н.А., каф. РЭ

Москва, 1999г.

Задание на курсовой проект:

Произвести расчет усилителя мощности и выпрямителя питания для усилителя со следующими параметрами:

• K_u = 100;

• U_{вых max} , В = 10;

• R_н , Ом = 4;

• f_н , Гц = 30;

• f_­в , кГц = 10;

Р

VT2

VT5

VT3

VT4

VT6

C4

C3

C2

R9

►

DA1

7:

6:

3:

2:

4:

C6

асчет усилителя мощности.

VT1

C1

1. Энергетический расчет режима выходного каскада и выбор транзисторов vt5 и vt6.

Необходимая амплитуда синусоидального напряжения на выходе УМ:

С огласно ТЗ равна 10 В. Тогда мощность P_N на выходе УМ:

Амплитуда тока:

_А

Н апряжение питания равно: U_п = | U_п2 | = U_п1; U_п = U_mн + U_{КЭ min} = U_mн + (2÷5) В = 12В,

где принимаем U_{КЭ min} = 2 В.

Ток потребляемый в режиме максимальной отдаваемой мощности:

Мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе при максимальной отдаваемой мощности:

Вт

Выбор транзисторов выходного каскада VT5, VT6 производим с учетом следующих условий:

U_{КЭ max} > 1,2 (U_п1 + | U_п1 | ) = 30 В;

I_{К max} > I_mн ( при U_КЭ = U_{КЭ min} ) = 2,5 А;

P_{К max} > P_p ( при T_{c max} = 70^oC = 343 К ) = 3,35 Вт;

Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют транзисторы:

VT5 – КТ 816 Б; VT6 – КТ 817 Б;

Их параметры ( Т_к = -60^oC ÷100^oC ):

• коэффициент усиления тока в схеме ОЭ: h_{21э min} = 25;

• максимальная температура перехода: T_{n max} = 150^oC = 423 K;

• тепловое сопротивление переход - корпус R_пк находим по известным значениям мощности рассеяния P_к при температуре корпуса T_к , а также значению величины T_nmax: [К/Вт]. P_{к max} = 25 Вт; T_к = 25 ^оC = 298 K. По известным параметрам T_{n max}, R_пк и заданной температуре среды рассчитывается радиатор.

Эффективность работы транзисторного выходного каскада в режиме В (АВ) на верхних частотах заданного диапазона (отсутствие или ограничение величины так называемого «сквозного тока») может быть обеспечена только при выполнении условия

,

где h_21э – коэффициент усиления тока в схеме ОЭ; f_h21э – частота, на которой | h_21э | = h_21э/; f_T – частота, на которой | h_21э | = 1; f_B – заданная верхняя граничная частота усилителя.

Кроме того, для устойчивой работы усилителя с глубокой обратной связью, охватывающей ОУ и УМ, желательно, чтобы выполнялось условие

,

где f₁ – частота единичного усиления ОУ (для ОУ 544УД1 – 1 МГц) .

Для выбранных транзисторов:

Выбор резисторов R₁₃ и R₁₄ осуществляется следующим образом. Оценим начальный ток входных транзисторов. Коэффициент усиления напряжения выходного каскада зависит от тока эмиттера транзисторов VT5 и VT6, т.к. ,

; .

Тогда в режиме малых токов усиление будет падать:

, r­_{э max} >> R₁₃(R₁₄), ,

а при больших сигналах ( и токе I_э ) будет расти.

Обычно не допускается снижение К_{5,6 min} ниже единицы: ; при применении местной обратной связи (R₉ и R₁₀) δК уменьшится в десятки раз, а общая обратная связь (R₂ и R₁) доводит значение δК до долей процента. Т.о., примем ( если К_{5,6 min} = = 1, то r­_{э max} = R_н ), что ограничение максимального тока покоя I_Эmin (мА) равно:

мА (R_н = 4 Ом);

С учетом температурной нестабильности следует выбрать рабочее значение тока покоя:

I_Эmin = 16 мА.

Сопротивления обратной связи по току принимаем равными:

R₁₃ = R₁₄ = ( 0,03 ÷ 0,1 ) R_н = ( 0,12 ÷ 0,4 ) Ом;

Часто эти резисторы используются как датчики напряжения для схемы защиты при перегрузке по току выходного каскада УМ. При этом их величина должна определяться также условием

R₁₃ = R₁₄ = Ом,

где U_БЭпор ≈ 0,5 В – пороговое напряжение база-эмиттер транзистора схемы защиты; К_п = 1,2 ÷ 1,5 – коэффициент перегрузки по току, вызывающий срабатывание схемы защиты.

R₁₃ = R₁₄ =0,15 Ом. (ряд Е24)

Номинальная мощность:

Вт.