Московский Государственный Институт Электронной Техники

(ТУ)

Курсовая работа по курсу КЭСА

тема:

«Расчет параметров схемы ФНЧ каскадного типа с мощным выходом»

Выполнил: Мосин А.В., гр. АиЭМ-41

Проверил: Николаев В.Т.

Москва, 2002г.

Рассчет парметров фнч каскадного типа с мощным выходом будем производить в два этапа. Сначала рассчитаем параметры самого фильтра, а затем схему усилителя мощности на выходе.

Расчет ФНЧ.

1.Определение порядка фильтра и количества звеньев.

Т. к. допустимая неравномерность АЧХ в полосе пропускания не равна нулю , то тип фильтра – фильтр Чебышева.

Теперь воспользуемся формулой для расчета порядка фильтра Чебышева:

(1)

Подставляя исходные данные в эту формулу, получаем:

После округления получаем n = 4.

Теперь определяем количество звеньев:

(2)

Т. е. дальше мы будем рассматривать каскадную реализацию фильтра 4-ого порядка в виде соединения 2-х взаимонезависимых звеньев второго порядка.

2.Определение коэффициентов аi и вi полинома, аппроксимирующего передаточную функцию фильтра, и добротности полюсов пх звеньев фильтра.

Характеристика звена второго порядка в общем виде имеет вид:

(3)

Передаточная характеристика звена приведенного на рисунке имеет вид:

(4)

Сравнивая (3) и (4), получаем:

(5)

Коэффициенты и получим из формул:

(6)

Здесь:

(7)

Подставляя исходные данные в систему (7) получаем:

Подставим в систему (6), и изменяя i от 1 до 3, получаем коэффициенты:

Посчитаем добротность по формуле . Q₁=0,76 , Q₂ =1,95.

3.Расчет звеньев фильтра.

Выбираем звенья второго порядка c многопетлевой ООС. Разбиваем коэффициент усиления: К₁ = -4, К₂ = -1,5. Их вид:

Подбираем номиналы элементов для первого звена:

Выбираем номинальное значение емкости С₁ , близкое к значению 10/f_в [мкФ] и номинальное значение С₂ , удовлетворяющее условию

С₂ < a_i² C₁/ [4b_i(1-k_0i)].

C₁=8,25нФ (ряд Е192)

С₂=1 нФ (ряд Е192)

Величины R1, R2, R3 рассчитываем по следующим формулам:

кОм (ряд Е192)

(ряд Е192)

(ряд Е192)

Подбираем номиналы элементов для второго звена:

Выбираем номинальное значение емкости С₁ , близкое к значению 10/f_в [мкФ] и номинальное значение С₂ , удовлетворяющее условию

С₂ < a_i² C₁/ [4b_i(1-k_0i)].

C₁=38,3 нФ (ряд Е192)

С₂=1 нФ (ряд Е192)

Величины R1, R2, R3 рассчитываем по следующим формулам:

кОм (ряд Е192)

(ряд Е192)

(ряд Е192)

Выберем ОУ:

Для того, чтоб типономиналов было меньше, постараемся выбрать одинаковые ОУ. Причем должны выполняться следующие условия:

и

Так как максимальная амплитуда выходного сигнала не превышает 1,5*6=12В, то на выходах ОУ она будет еще меньше, следовательно если



(У второго ОУ значение К₀ еще ниже)

Так как в ОС находятся резистры с высокими сопротивлениями, то выбираем ОУ 574УД1Б, который удовлетворяет данным условиям.

Расчет ум.

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

Необходимая амплитуда синусоидального напряжения на выходе УМ:

С огласно ТЗ равна U_{вых мах} = U _{вх мах} ^.К_U0 = 9 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.

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 | ) = 28,8 В;

I_{К max} > I_mн ( при U_КЭ = U_{КЭ min} ) = 0,45 А;

P_{К max} > P_p ( при T_{c max} = 70^oC = 343 К ) = 0,68 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;

Так как мощность, рассееваемая на коллекторе меньше 0,77 Вт, то транзистор можно использовать без теплоотвода.

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) .