- •Энергетический расчет режима выходного каскада и выбор транзисторов vt5 и vt6.
- •Для выбранных транзисторов:
- •Расчет предконечного каскада на транзисторах vt3 и vt4.
- •Ток делителя r5, r6 принимаем
- •Расчет элементов в цепях оу.
- •Обеспечение устойчивости усилителя.
- •Расчет радиатора для мощных транзисторов.
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:
-
Ku = 100;
-
Uвых max , В = 10;
-
Rн , Ом = 4;
-
fн , Гц = 30;
-
fв , кГц = 10;
Р
VT2 VT5 VT3 VT4 VT6 C4 C3 C2 R9 ► DA1 7:
6: 3: 2: 4: C6
VT1 C1
-
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 PN на выходе УМ:
Амплитуда тока:
А
Н апряжение питания равно: Uп = | Uп2 | = Uп1; Uп = Umн + UКЭ min = Umн + (2÷5) В = 12В,
где принимаем UКЭ 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:
UКЭ max > 1,2 (Uп1 + | Uп1 | ) = 30 В;
IК max > Imн ( при UКЭ = UКЭ min ) = 2,5 А;
PК max > Pp ( при Tc max = 70oC = 343 К ) = 3,35 Вт;
Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют транзисторы:
VT5 – КТ 816 Б; VT6 – КТ 817 Б;
Их параметры ( Тк = -60oC ÷100oC ):
-
коэффициент усиления тока в схеме ОЭ: h21э min = 25;
-
максимальная температура перехода: Tn max = 150oC = 423 K;
-
тепловое сопротивление переход - корпус Rпк находим по известным значениям мощности рассеяния Pк при температуре корпуса Tк , а также значению величины Tnmax: [К/Вт]. Pк max = 25 Вт; Tк = 25 оC = 298 K. По известным параметрам Tn max, Rпк 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 h21э – коэффициент усиления тока в схеме ОЭ; fh21э – частота, на которой | h21э | = h21э/; fT – частота, на которой | h21э | = 1; fB – 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:
, rэ max >> R13(R14), ,
а при больших сигналах ( и токе Iэ ) будет расти.
Обычно не допускается снижение К5,6 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 К5,6 min = = 1, то rэ max = Rн ), что ограничение максимального тока покоя IЭmin (мА) равно:
мА (Rн = 4 Ом);
С учетом температурной нестабильности следует выбрать рабочее значение тока покоя:
IЭmin = 16 мА.
Сопротивления обратной связи по току принимаем равными:
R13 = R14 = ( 0,03 ÷ 0,1 ) Rн = ( 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 UБЭпор ≈ 0,5 В – пороговое напряжение база-эмиттер транзистора схемы защиты; Кп = 1,2 ÷ 1,5 – коэффициент перегрузки по току, вызывающий срабатывание схемы защиты.
R13 = R14 =0,15 Ом. (ряд Е24)
Номинальная мощность:
Вт.