Московский Институт Электронной Техники (Технический университет)

Курсовой проект по курсу “Радиоэлектроника”

Тема: Расчет усилителя мощности

Студент группы МП-46: Деев М.А.

Проверил: Тулункин Г.П.

Москва 1998

Задание к курсовому проекту:

Вариант №13:

1. Коэффициент усиления 150

2. Амплитуда выходного напряжения 16 В

3. Сопротивление нагрузки 8 Ом

4. Нижняя граничная частота –3дБ 50 кГц

5. Верхняя частота –3дБ 10 кГц

6. Температурный диапазон 20+80С

Посчитать выпрямитель для питания усилителя

U=220 В10 частота f=50Гц.

Коэффициент пульсации принять равным 10%.

Выходная мощность, Вт: 4

Сопротивление нагрузки, Ом: 4

Входное сопротивление, кОм: 200

Входное напряжение, мВ: 10

Диапазон частот, Гц: 20÷18000

Диапазон температур, С: -20÷50

Энергетический расчет:

Выходной ток:

Напряжение питания:

Ток, потребляемый в режиме MAX отдаваемой мощности:

Мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе:

Выбор транзисторов выходного каскада:

,

.

Этим условиям удовлетворяют транзисторы

KT814В (p-n-p) и КТ815А (n-p-n).

Вот параметры этих транзисторов:

• h21э=40

• Т_{п max}=125C

• P_к=10

• I_{к max}=1.5 А

• R_пк=10 С/Вт

Температура окружающей среды для обоих транзисторов +100

Оценим начальный ток выходных транзисторов. Коэффициент усиления напряжения выходного каскада зависит от тока эмиттера транзисторов VT5 и VT6.

,

Для учета температурной нестабильности следует выбрать рабочее значение тока покоя с запасом в 2-3 раза больше.

Сопротивления обратной связи по току принимаем равными:

Расчет предоконечного каскада:

Коэффициент усиления по напряжению определяется в основном, делителем на резисторах R9,R10.

R₁₀ = h_21э5min * R_н = 408 =320 Ом

.

Сопротивление резисторов R11 и R12 рассчитываем так, чтобы ток через них при максимальном сигнале не превышал 10-20% от амплитуды тока базы выходных транзисторов.

Выбираем транзисторы 2T3117A и KT3108A, удовлетворяющие вышеперечисленным условиям.

Вот параметры этих транзисторов:

• h21э=50-150 (2T3117A)

• h21э=40-200 (KT3108A)

• P_к=0.3 Вт

• I_{к max}=0.2 А

Схема обеспечения режимов покоя и его стабилизации.

Чтобы уменьшить температурный дрейф тока покоя выходных транзисторов в процессе их прогрева при работе усилителя, транзистор VT2 принято закреплять на радиаторе вблизи места крепления VT5 VT6. Тогда повышение температуры транзисторов VT5 и VT6 приводит к нагреву VT2.

Напряжение Uсз на VT1 может достигать величины

С некоторым запасом следует принять

Средняя рассеиваемая мощность равна

Выбираем полевой транзистор с минимальным начальным током, удовлетворяющим вышеуказанным условиям с учетом:

P_к(T_{c мах})P_p1

Требования к транзистору VT2 минимальны, подойдет транзистор. КТ302А ­‑ кремниевый маломощный транзистор n-p-n структуры.

Ток делителя R5 и R6 принимаем

Откуда

Расчет элементов в цепях ОУ

Резистор R3 определяет входное сопротивление усилителя. R₃=100Kом.

Сопротивление R2 принимаем равным R3 из условия минимума смещения нуля. Отношение сопротивления резисторов R2/R1 задает коэффициент усиления.

K_ос=U_{м вых оу}/e_г= 19/0.01=1900

K_ос=1+R₂/R₁

Откуда по заданному коэффициенту и известному R2 находим R1.

R₁=52.7 Ом

Емкости конденсаторов C1 и C2 определяют нижнюю граничную частоту усилителя.

Расчет радиатора для мощных

транзисторов:

Эскиз радиатора.

1. Исходные данные:

I_k=10 mA

U_kэr=15 В

T=35C

Tmax=85C

R_пк=10.4 К/Вт

T_{п max}=402 K

S_k=0.8 см²

T_{c max}=323K

=1.5710^-4 м²_/ c

g=9.8 м/c²

R=1/273

2. Рекомендуемые габаритные постоянные радиатора:

L=h=6 см

d=4 мм

=2.5 мм

3. Тепловое сопротивление корпус-радиатор:

4. Средний перегрев радиатора:

5. Оптимизированное расстояние между ребрами:

6. Расчетное тепловое сопротивление :

7. Поверхность радиатора:

8. Число ребер:

9. Габаритные размеры радиатора:

Расчет стабилизатора:

Схема стабилизатора представлена на рис.

t==1/(2f_c)=1/(250)=0.01c

=21330мкФ

С₀=2133мкФ

Так как ток потребляемый схемой в режиме максимальной отдаваемой мощности равен 0.64А, то для диодного моста подойдут диоды Д237Г

Выбор трансформатора: