1.7 Розрахунок фільтра. Визначаємо ємності конденсаторів

Номінальна напруга конденсаторів

Коефіцієнт пульсації напруги на вході фільтра

Для отримання заданого Кп.віх = 0,3% потрібно фільтр з коефіцієнтом згладжування q = Кп.вх / Кп.вих = 6 / 0, 3 = 20. Для нашого прикладу (q <25; I₀ = 20 мА) вибираємо однозвенний RС-фільтр. RфCф = 3 * 10³q = 3 * 10³ * 20 = 60 * 10³ Ом * мкФ. Вибираємо опір Rф з умови допустимого падіння напруги на фільтрі

При цьому маємо:

Вибираємо конденсатор з номінальною напругою U_c≥1.2U_но=1,2*340=408 В

2 Розрахунок та схемотехнічне моделювання базових схем за даними параметрами

2.1 Методика розрахунку підсилювача на біполярному транзисторі Завдання: Розрахувати схему підсилювального каскаду із загальним емітером за наступними початковими даними:

• коефіцієнт підсилення по напрузі K_U=55,

• напруга на навантаженні Uн=15 В,

• опір навантаження Rн=1500 Ом,

• нижня fн=70 Гц і верхня fв=20002,5 Гц – граничні частоти.

1. Виходячи з умов отримання максимального коефіцієнта корисної дії підсилювального каскаду приймаємо величину опору в ланцюзі колектора R_К рівною опору навантаження

R_К = Rн=1,5*10³.Ом

2. Знаходимо амплітудне значення колекторної напруги

=5,477В

3. Розраховуємо струм спокою колектора

4. Визначаємо величину мінімальної напруги джерела живлення

Eж min = (3,1..3,8) U_К max.=17,527В

Вибираємо найближче значення Eж з ряду стандартних величин (4,5; 5,0; 9,0; 12,0; 15,0; 24,0; 27,0; 36,0; 48,0) так, щоб виконувалася умова

E_ж  E_{ж min}.

Eж=24 В

5. Обчислюємо значення максимального струму колектора

= .

6. Знаходимо потужність на навантаженні

Вт

7. Проводимо оцінку потужності, що розсіюється на колекторі транзистора

Вт

8. Користуючись довідником, вибираємо тип біполярного транзистора. Як критерій вибору використовуємо наступні співвідношення:

P_Кmax 

 (1,1…1,2) E_ж,

IКmax  iКmax,

h_{21Э min}  К_U,

 1,3f_В,

де, P_Кmax – максимально допустима потужність, що розсіюється на колекторному переході транзистора; – максимально допустима постійна напруга колектор – емітер; I_Кmax – максимально допустимий постійний струм колектора; h_{21Э min} – мінімальне значення статичного коефіцієнта передачі біполярного транзистора в режимі малого сигналу в схемі із загальним емітером; fгр – гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі із загальною базою. Користуючись довідником, вибирали тип біполярного транзистора: КТ361Г.

9. Розраховуємо опір резистора в ланцюзі емітера

R_Э =

Вибираємо найближче значення із номінального ряду резисторів R_э=270 Ом

10. Визначаємо значення струму спокою бази транзистора

А

11. Розраховуємо опори резистивного дільника, для чого вибираємо струм дільника Iд, що протікає по опорах R_Б1 і R_Б2.

I_д = (5…7) I_Бп=6,69*10^-4 А

Знаходимо напругу спокою бази

U_Бп = U_Эп + U_Э=2,9 В

де, U_Э – падіння напруги на емітерному переході U_Э = 0,45…0,6 В U_Эп – падіння напруги в ланцюзі емітера

U_Эп = R_Э=2,4 В

Визначаємо величини опорів

R_Б2 = Ом;

R_Б1 = – R_Б2=3,585*10⁴Ом

Вибираємо найближче значення із номінального ряду резисторів R _Б2=3,9 кОм, R _Б1=33 кОм

12. Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду

К_U = h_21Эmin

де, R_Kн – опір каскаду за змінним струмом

Ом.

Вибираємо найближче значення із номінального ряду резисторів R_Кн=820 Ом

Якщо обчислене значення коефіцієнта підсилення буде менше заданого, слід підібрати транзистор з більшим коефіцієнтом передачі за струмом h_21Эmin. Можна також в невеликих межах збільшити величину опору R_К.

13. Знаходимо значення ємностей розділових конденсаторів, мкФ

мкФ.

Вибираємо найближче значення із номінального ряду конденсаторів =8,2 мкФ

14. Обчислюємо значення ємності шунтуючого конденсатора в ланцюзі емітера, мкФ

мкФ

Вибираємо найближче значення із номінального ряду конденсаторів=39 мкФ

15. Визначаємо потужність, споживану каскадом від джерела живлення

=0,209 Вт

16. Обчислюємо коефіцієнт корисної дії каскаду

Рисунок 2.1- Моделювання підсилювача на біполярному транзисторі

З АЧХ на рис.2.1 видно, що пропускна здатність схеми підсилювача на біполярному транзисторі від 1 кГц до 100 кГц.