Московский Государственный Институт Электронной Техники

(ТУ)

Курсовая работа по курсу РЭ

тема:

«УНЧ на транзисторах и ОУ»

Выполнил: Овсянко Д, гр. АиЭМ-41

Проверил: Кузнецов С.Н

Москва, 2002г.

Расчет УМ.

1. Энергетический расчет режима выходного каскада и выбор транзисторов VT5 и VT6.

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

Мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе :

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} ) = 0,89 А;

P_{К max} > P_p ( при T_{c max} = 70^oC = 343 К ) = 1.4 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;

• I_k=3A; U_kэ=45В Р_max=25Вт

Т.к Р>1Вт Требуется радиатор!

Делаем 2 каскада

K=K₁*K₂=37.9*37.9

f₁>K*f_в=39.7*50000=1.9МГц

f_т>(2-3)f₁=5.9МГц

По этим параметрам выбираем ОУ КР140УД18 его параметры

K_u=50

f₁=2.5МГц

Т=(-10-- +70) С

I_пот =4mA

Строим 1 каскад

Выбираем R₁=1кОм

K=1+R₂/R₁

38.7=R₂/10³= 38.7 кОм

Выбираем

R₁: C2-33-0.125-1кОм ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

R₂: C2-33-0.125-39кОм ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Сопротивления обратной связи по току принимаем равными:

R₁₂ = R₁₄ = ( 0,03 ÷ 0,1 ) R_н = 1 Ом;

Номинальная мощность:

Вт.

Выбираем

R₁₃ = R₁₄ : C2-33-0.5-1Ом ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

2. Расчет предконечного каскада на транзисторах VT3 и VT4.

Предконечный каскад обычно должен обеспечивать усиление по току и напряжению, так как амплитуда выходного тока и напряжения распространенных типов ОУ ограничена ( порядка 10 ÷ 20 мА, 10 ÷ 12 В). Коэффициент усиления по напряжению определяется, в основном, делителем из резисторов R₉, R₁₂. Амплитуда напряжения на эмиттерах VT3 и VT4 равна ( R_н << R₁₂ )

.

R₁₂ = h_21Э5min R_н =25*10=250 Ом

U_{m вых ОУ}­ ≈ (0,7 ÷ 0,8) U_{m вых max ОУ} = 7 В

Выбираем

R₁₃: C2-33-0.125-270Ом ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Выбираем

R₉: C2-33-0.5-180Ом ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Выбираем резисторы R₁₁ = R₁₀

R₁₁ = R₁₀ = ( 0,1 ÷ 0,2 )^-1 = 6((0,7/0,89)+1)25=287,9 Ом,

R₁₀=R₁₁: C2-33-0.5-270Ом ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Выбор транзисторов VT3 и VT4:

Транзисторы предконечного каскада VT3 и VT4 должны удовлетворять условиям

U_{КЭ max} ≥ 1,2 (U_п1 + | U_п1 | ) = 28,8 В;

I_{К max} > = 0,042 А;

P_{К max} > =

= = 0,14 Вт.

Выбираем транзисторы

VT4 – КТ502 Б; VT3 – КТ503 B

• коэффициент усиления тока в схеме ОЭ: h_{21э min} = 30

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

• I_kmax=300mA

• U_{КЭ max}=40B

• Р_мах=500mB

Так как мощность, рассееваемая на коллекторе меньше 0,14 Вт, то транзистор можно использовать без теплоотвода.

3. Схема обеспечения режима покоя и его стабилизации (VT1, VT2, R8, R6, R7).

Требования к транзистору VT2 минимальны. Здесь применим любой маломощный кремниевый транзистор. Например, КТ306 А ( T_с = (-40^оС ÷ 85 ^оС); h_{21э min} = 100).

мА

U_сз на VT1: U_сз1 = U­_{m вых ОУ} + | U_П2 | = 10 +12 = 22 В.

Учитывая запас: U_{сз1 max} = ( 1,2 ÷ 1,5 ) U_сз1 = 30 В.

Средняя рассеиваема мощность:

Вт.

Начальный ток должен быть минимальным. P_K (T_{c max} = 70^oС = 343 К) ≥ P_P1>0.04 Вт

Рассмотрев полученные требования на параметры полевого транзистора VT1, возьмем n транзистор КП307Б с параметрами:

I_{с нач min} = 5 мА I_{с нач max} = 5 мА

U_{сз max} = 27 В I_{з ут} = 1 нА

U_{си max} = 27 В I_{с max} = 25 мА

P _max = 250 мВт T_с,доп = -40  +85 С

U_{зи отс min} = 0,5 В U_{зи отс max} = 5 В.

Сопротивление автосмещения и стабилизации

Ом

R₈: C2-33-0.125-470Ом ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

кОм

R6=R₇: C2-33-0.125-2.7кОм ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Расчет элементов в цепях ОУ.

Резистор R₃ и R₅ определяют входное сопротивление усилителя. Возьмем значение равными 100 кОм

R₅: C2-33-0.125-100кОм ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Сопротивление R₄ и R₅ следует принять равным

R₃: C2-33-0.125-2,7кОм ±5% -А-Д-В ОЖО-0.467.093 ТУ

Емкости конденсаторов С1 и С2 определяют нижнюю граничную частоту усиления. По заданной f_н и коэффициенту частотных искажений M_н = M_н1+M_н2 = 3 дБ находим

f_н = 100 Гц,

Конденсаторы С3 и С4 являются антипаразитными и они должны подключатся прямо к выводам питания ОУ и общему проводу (С₃ = С₄ = 22 – 68 нФ)

Возьмем С₃ = С₄ = 68 нФ.

С1: К10-17-2в-Н90-1мкФ-ОЖО. 460.107 ТУ

С2: К10-17-2в-М1500-0,24мкФ±10% -ОЖО. 460.0107 ТУ

С2=С3: К10-17-2а-Н90-0,68мкФ-ОЖО. 460.107 ТУ

Расчет радиатора для мощных транзисторов.

• Исходные данные

P_p = 1.4 Вт;

T_{n max} = 150^оС = 423 К;

R_пк = 5 К/Вт;

S_K = 1 см² – площадь теплового контакта транзистор-радиатор;

T_{c max} = 50^оС = 323 К;

ν = 1,57∙ 10 ^–4 м²/с – коэффициент вязкости воздуха;

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения;

R = 1 / 273 – коэффициент объемного расширения воздуха.

- Габаритные постоянные радиатора (для P_p <5 Вт):

L = h =4см; d = 2мм; δ = 1,5мм

- Тепловое сопротивление корпус-радиатор:

R_кр= 2,2/1см² =2,2 (K/Вт)

- Средний перегрев радиатора:

= 86 К

-Расстояние между ребрами:

=1,78см

-Расчетное тепловое сопротивление радиатор-среда:

=61,4 к/вт

-Поверхность радиатора:

=26 см²

-Число ребер (округлено до ближайшего большего целого числа N):

=2

-Габаритные размеры радиатора:

B=b(N-1)+ δN=2,08см

H=h+d=4,2см.

L=4см.