- •Состояние вопроса
- •Устройство, структурная схема и принцип работы существующих аппаратов
- •Анализатор гемоглобина МиниГем-540
- •Аппарат гемодиализный ak 200 ultra
- •1.2.3 Аппарат искусственная почка innova
- •2.1 Схема усилительного каскада с rc-связями.
- •2.3. Расчет трех каскадного усилителя переменного тока
2.3. Расчет трех каскадного усилителя переменного тока
1. Исходные данные
В; Rн=46 Ом; fн=17 Гц; fв=7*104 Гц; Ku=97; Um =5B.
2. Рассчитывают каскад на транзисторе VT3, при этом определяют максимальный эмиттерный ток транзистора VT3 из условия, что на рабочей частоте резисторы Rэ3 и Rн включены параллельно:
|
(8) |
Минимальное падение напряжения на резисторе Rк2
|
(9) |
Сопротивление резистора Rк2
|
(10) |
Для обеспечения термостабильности каскада воспользуемся известным соотношением
где Si - 2…5 коэффициент нестабильности.
Так как для каскада на транзисторе VT3 Rδ = Rк2 получаем
|
(11) |
Для выбора типа выходного транзистора допустим, что . Тогда транзистор VT3 должен отвечать следующим требованиям:
Ikmax доп˃2Umвых(2/Rh)=2*5(2/46)=0,43 А
В
Pк˃(Un-Um)2/Rн=(20-5)2/46=4,89 Вт.
По полученным данным, по справочнику выбирают транзистор КТ815Г со следующими параметрами: Uкэ=100 В, Iкmax=1,5А, Pк=10 Вт, h21э3=30, fгр=3 МГц.
Полагая URэ2 = 2В, Si = 5, Uδэ3 = 0,8 В, с учетом выражения для минимального напряжения на резисторе Rк2, находят
|
(7) |
Принимаем Rэ3=68 Ом
3. Рассчитывают каскад на транзисторе VT2.
|
(12) |
принимают Rк2=330 Ом.
Определяют ток покоя транзистора VT2
|
(13) |
|
(14) |
Принимают Rэ2 = 54 Ом
Транзистор VT2 должен отвечать следующим требованиям:
мВт.
По полученным данным по справочнику выбирают транзистор КТ503Б со следующими параметрами:
На основе известного расчетного соотношения: получают
|
(15) |
Тогда
|
(16) |
Из приведенных выражений при условии , находят:
|
(17) |
|
(18) |
Ток покоя базы транзистора VT2:
|
(19) |
Ток делителя на резисторах
|
(20) |
отвечает условию независимости выходного напряжения делителя от тока базы VT2.
Сопротивление нагрузки каскада на транзисторе VT2:
|
(21) |
Коэффициент усиления каскада на транзисторе VT2 без учёта действия цепи местной ООС (Rвх=230 Ом)
|
(22) |
Сопротивление нагрузки для каскада на транзисторе VT1 по переменному току
|
(23) |
4. Рассчитывают каскад на транзисторе VT1.
Резистор RК1 определяют из условия
Принимают Rк1 = 1000 Ом.
Ток покоя транзистора VT1 в предположении, что UК1=Uп/2, равен
|
(24) |
Транзистор VT1 выбирают из условий:
мВт.
Этим требованиям удовлетворяет транзистор KT315Б:
Ток покоя базы транзистора VT1
|
(25) |
Принимают ток делителя на резисторах Rб1, Rб2 равным
тогда
|
(26) |
Значение находят из условия
в предположении Si=5,5 и Uбэ1=0,75 В
|
(27) |
Решая приведенные уравнения и округляя полученные значения до ближайших из стандартного ряда величин, находят Rэ1=390 Ом;
|
(28) |
Принимаем .
Для введения общей цепи ООС резистор Rэ1 разделяют в соотношении
R’э1=360 Ом; R’’э1 =30 Ом.
Тогда коэффициент усиления каскада транзистора VT1 по переменному току
|
(29) |
Входное сопротивление усилителя для переменной составляющей находят из условия
|
(30) |
5. Рассчитывают цепи связи и конденсаторы цепи местной ООС.
Расчет конденсаторов схемы выполняют, полагая, что разделительные и эмиттерные конденсаторы формируют значение fн , а конденсатор Сос значение fв усилителя. Так как усилитель трехкаскадный, то для получения требуемого значения необходимо, чтобы частота среза каждого каскада была равна . Тогда суммарный коэффициент усиления на частоте достигнет 3дБ.
Используя выражения для усилителя с RC-связями, получим
|
(31) (32) (33) |
Тогда соответственно получим для каскада на транзисторе VT1:
|
(34) |
|
(35) |
|
(36) |
|
(37) |
Принимаем Ср1=93 мкФ;
Для каскада на транзисторе VT2:
|
(38) |
откуда R2=200 Ом.
|
(39) |
Принимаем С2 = 7550 мкФ;
|
(40) |
Конденсатор Ср3 выбирают в предположении, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя равно нулю. Тогда для выходной цепи справедлива передаточная функция
, |
(41) |
где T1=RнСр3.
Отсюда
|
(42) |
Принимают Ср3=470 мкФ
6. Рассчитывают цепи общей ООС.
Цепь общей ООС имеет передаточную функцию
|
(43) |
где:
|
(44) (45) (46) |
Для расчета цепи ООС определяют частоты среза для каждого каскад характеризующихся собственными частотными свойствами транзисторов.
Для каскада на VT1: fср1=250·10 6/350=714 кГц. Для каскада на VT2: fср2=5·10 6/120=41,6 кГц. Для каскада на VT3: fср3=5·10 6/40=125 кГц. |
(47) (48) (49) |
Следовательно, цепь ООС должна обеспечить спад частотной характеристики в диапазоне частот
Суммарный коэффициент усиления усилителя без цепи ООС
KΣ = Kuк·Ku1 = 303 |
(50) |
Требуемый коэффициент усиления KuΣ = 100
Тогда коэффициент передачи цепи по постоянному току
|
(52) |
Отсюда Rос = R’’э1 /K=3001 Ом. Принимают Roc=3 кОм.
|
(53) |
Принимают Сос = 1 нФ.
Список использованной литературы
1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. М.: Радио и связь, 1996. 768 с.
2. Ежов Ю.А. Справочник по схемотехнике усилителей. М.: Радио Софт, 2002. 272 с.
3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1990. 512 с.
4. Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник. 2-е изд. /Под ред. А.В. Голомедова. М.: Радио и связь, КУБК-а, 1995. 384 с.
5. Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник 3-е изд. / Под ред. А.В. Голомедова. М.: КУБК-а, 1995. 640 с.
6. Полупроводниковые приборы: Справочник/Под ред. Н.Н. Горюнова. М.: Энергоатомиздат, 1984.
7. Селивано З.М. Расчет и анализ усилительных устройств на транзисторах: Метод. указ. – Тамбов, 2003
|
|
|
|
|
Д.240.02.1.00.003.0000 ПЗ |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
||||||
Разраб. |
Русанова Ю.С. |
|
|
Пояснительная записка |
Лит. |
Лист |
Листов |
|||
Пров. |
Жигжитов А.О. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Н. контр. |
|
|
|
ВСГУТУ гр.2130 |
||||||
|
|
|
|
|||||||
Утв. |
|
|
|