Ескізний розрахунок підсилювача

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Ескізний розрахунок підсилювача

1.1 Вибір транзистора та розрахунок режиму роботи вихідного каскаду

Розрахунок підсилювача прийнято вести, починаючи з вихідного каскаду. Вихідний каскад виконується за однотактною трансформаторною схемою, у якій транзистор включається за схемою із загальним емітером (ЗЕ), що має найбільший коефіцієнт підсилення потужності, і працює в режимі А.

Вихідний каскад

Зв'язок із зовнішнім навантаженням здійснюється через вихідний трансформатор, що дозволяє створити для вихідного транзистора оптимальний (у змісті одержання заданої потужності) опір навантаження та робить цей каскад більшекономічним.

Транзистор вихідного каскаду обирається за двома основними умовами:

,

,

де

Тут є максимальним робочим значенням потужності, що розсіюється на колекторі транзистора, з урахуванням роботи в режимі А та втрат потужності сигналу у вихідному колі;  - максимально допустима потужність, що розсіються на колекторі; - коефіцієнт запасу, введення якого припускає використання транзисторів у полегшених режимах для підвищення надійності; та ( - параметр транзистора в схемі ЗЕ) - крайні значення коефіцієнта підсилення (передачі) за струмом з довідкових даних; (у довідковій літературі зустрічається позначення ) - гранична частота коефіцієнта передачі за струмом в схемі ЗЕ; - частота полюса (зрізу) за параметром.

Отже проведемо розрахунок для вибору транзистора вихідного каскаду:

,

.

За граничною припустимою потужністю розсіювання на колекторі з умови (2.2)

Вибираємотранзистор КТ608:

(), перевіряючи його на дотримання умови (2.3):

,

.



Режим роботи транзистора, обумовлений значеннями струму спокою колектора і постійною складовою напруги між колектором та емітером, повинен бути таким, щоб у зовнішньому навантаженні забезпечувалася задана (номінальна) потужність сигналу та параметри граничних режимів роботи транзистора не перевищували максимально допустимих значень. За потужністю та заданій напрузі джерела живленнявизначаємо режим роботи вихідного транзистора:

,

,

де - коефіцієнт, який враховує, що частина напруги джерела живлення виділяється на резисторі кола емітера, що використовується для стабілізації режиму роботи транзистора за постійним струмі. Стосовно до обраного транзистора вихідного каскаду повинні виконуватися наступні нерівності:

,

,

Максимально допустимі значення , та залежать від температури переходу та умов охолодження, обумовленихвеличинами теплових опорів: проміжків перехід - навколишнє середовище

(), перехід - корпус (), корпус - навколишнє середовище

(). При виборі вихідного транзистора не будемо використовувати зовнішній тепловід (радіатора).

Тоді:

За знайденим значенням (1.3) і (1.4) знаходимо оптимальний опір навантаження вихідноготранзистора для змінногоструму:

,

де - коефіцієнт використання колекторної напруги (для транзисторів середньої та великої потужності , для малопотужних транзисторів ); - коефіцієнт використання колекторного струму ().

Обчислимо коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора (ККД трансформатора дорівнює одиниці):

,

Перевіримо виконання умови:

де - потужність сигналу в колекторному ланцюзі транзистора.

1.2 Розрахунок необхідного значення глибини зворотного зв'язку

Основне призначення ЗЗ полягає в зменшенні нелінійних спотворень і підвищенні стабільності коефіцієнта підсилення підсилювача. Вимоги по лінійності виявляються, як правило, більш жорсткими та визначають необхідне значення глибини ЗЗ.

,

де - коефіцієнт гармонік підсилювача з ЗЗ, що наведений у технічному завданні; - коефіцієнт гармонік підсилювача без ЗЗ, що орієнтовно дорівнює (2…3)%.

1.3 Визначення кількості каскадів підсилювача та вибір транзисторів попередніх каскадів

Для розрахунку загальної кількості каскадів підсилювача вибираємо транзистори попередніх каскадів із серії малопотужних, перевіривши їх придатність тільки за умовою (1.2).

У каскадах попереднього підсилення (у тому числі й вхідному) використовуємо однакові транзистори.

При проектуванні вхідного каскаду вибираємо умови роботи, що

відповідають малому значенню коефіцієнта шуму та, зокрема, забезпечують оптимальне для транзистора вхідного каскаду опір джерела сигналу. Тому зв'язок кола підсилення із джерелом сигналу робимо трансформаторним.

Коефіцієнт трансформації вхідного трансформатора вибираємо з умови одержання оптимального за шумами опору джерела сигналу для транзистора вхідного каскаду:



Величиназалежить від частотних властивостей транзистора, оскільки, то ;.

Кількість попередніх каскадів підсилення і типи транзисторів для них визначаємо за наступними двома критеріями:

1) Коефіцієнт підсилення підсилювача без ЗЗ повинен бути достатнім для забезпечення заданого значення при необхідній величині.

2) Транзистори цих каскадів повинні бути досить високочастотними, щоб при необхідному значенні виконувалися умови стійкості.

Оскільки:, , ,,

Задаємо та , з (1.12) та з (1.11).

Виберемо транзистори для попередніх каскадівВС556В, у яких:

, , .

Умова виконується.

Тоді з урахуванням, що , отримаємо:

Розрахуємо загальну кількість каскадів:

.

Округляємо до найближчого цілого числа та приймаємо .

Перевіримо умову:



;

.

- умова виконується.

Перевіряємо виконання умов стабільності для вибраних транзисторів та кількості каскадів по формулі:

,

Розрахована раніше за (1.11) перевищує глибину ЗЗ, необхідну за умови (1.14), тому вибираємо це значення.

Вибір транзисторів та кількості каскадів за умовами ескізного розрахунку подальшого корегування не потребує.



2. Вибір схеми кола підсилення та розрахунок за постійним струмом

транзистор каскад підсилювач

2.1 Варіант побудови К-кола

Представимо можливий варіант побудови К-кола.

Трьохкаскадний підсилювач з К-колом

2.2 Розрахунок каскадів підсилювача за постійним струмом

Оскільки , та вибрані для попередніх каскадів транзистори КТ608 (р-n-р), а для вихідного - ВС556В (р-n-р), задаємо режим роботи попередніх каскадів. У п. 1.1 був розрахований режим роботи вихідного транзистора: , .Оскільки використовується кремнієвий транзистор, то, тоді:

.



Враховуючи рекомендовані границі вибору режиму роботи транзисторів попередніх каскадів:

.

Приймаємо: .

Враховуючи, що живлення та , будуємо схему з урахуванням додатної полярності та вибраних типів транзистор р-n-р і p-n-p структур, наносимо на цю схему вибрані вище напруги та струми режимів роботи.

Знайдемо:

Отже:



Умова не виконується, тому що .

Опори резисторів схеми розраховуються за законом Ома: , де - різниця напруг, прикладених до резистора, а - струм, що протікає через нього.

Обчислимо опори резисторів:

; ;

;;

;

2.3 Розрахунок стабільності режимів каскадів підсилення

Стабільність режимів роботи транзисторів каскадів підсилення, що оцінюється зміною постійних струмів колекторів і напруг колектор-емітер, повинна бути такою, щоб під впливом дестабілізуючих факторів кожен каскад зберігав свою працездатність.

Розрахунок ведеться на основі еквівалентної схеми транзистора за дрейфом (рисунок 2.3), щоміститьдва генератори, у яких ЕРС і струм є дестабілізуючими факторами, що залежать від зміни температури навколишнього середовища та розкиду параметрів транзисторів.

Еквівалентна схема транзистора за дрейфом



, де

При використанні кремнієвих транзисторів можна не брати до уваги зміну зворотного струму колектора , тоді:

, де

.

Для першого каскаду:

Для другого каскаду:

При введенні в емітерне коло каскаду місцевого гальванічного ЗЗ, нестабільність струму колектора розраховується за формулою (2.2):



Розрахуємо h11 наступним чином:

, де

,;

Для попереднього каскаду:

Для вихідного каскаду:



У схемах з безпосереднім зв'язком каскадів роль виконують відповідні елементи в базових колах зсуву. Тому в схемі, яка зображена на (рисунку 2.2) для першого транзистора , для другого -, для третього .

Оскільки в даній схемі коло зворотнього зв'язку за відсутне, то отримаємо слідуюче:

,

(2.2)

Стабільність режимів роботи каскадів вважаєтьсядостатньою, якщо допустима зміна струмів колекторів транзисторівстановить 10…15%.

= = 19%

= = 12%



Список використаної літератури

1. Методичні вказівки до виконання курсової роботи.

2. «Сучасні підсилювачі», Баширов С.Р.

3. «Проектування підсилювача потужності», Автор: п/п-к Ромов В.А.1989 г.

Размещено на Allbest.ru