Реферат: Проектирование усилителя электрических сигналов

--PAGE_BREAK--1. РАСЧЁТ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА


<img width=«433» height=«300» src=«ref-1_1975473855-8418.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">





          1.1.Выбор транзисторов, по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, и максимальной амплитуде коллекторного тока:
Pmax³(0.25¸0.3)Pвых      Рmax³(0.275¸0.33) (Вт)
<img width=«392» height=«94» src=«ref-1_1975482273-1509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">

По этим параметрам выбираем транзисторы для оконечного каскада:

            КТ814Аи КТ815А  ниже приведены их параметры:
             
Ikmax
= 1.5(A)                                                          Uкэmax= 25(B)

              Pkmax= 1(Bт
)                                                          h21  = 40 -70

         
1.2.Выбор источника питания:
              Е
³
2(Uнач
+ U
mн
) = 9(B
)     Еп
³
2(0,5 + 3,92)=8,84 (В)

              Еп
³
8,84 (В) следовательно выбираем питание Еп=9 (В)

            1.3.Графоаналитический метод:



     
U
кэ=
Еп/2=9/2=4,5(B
)                        
Iк=Еп/2
Rн=9/(2*7)=0,64(A
)



В системе координат выходной характеристики строим треугольник мощности: прямая Uнач. отсекает область существенной нелинейности токов базы, от Uнач. откладываем величину Uкэ, затем соединяем точки Iк и Uкэ.  Далее строим Рк доп — нагрузочная кривая, которая в данных расчётах не должна заходить в область треугольника мощности, но максимально приближаться к нему. Из этого следует, что транзисторы работают без радиаторов.
 

<img width=«416» height=«353» src=«ref-1_1975483782-26202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">
               РИС.1Семейство выходных характеристик транзистора КТ814(815)А
<img width=«427» height=«342» src=«ref-1_1975509984-18276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">
                   РИС.2 Входная характеристика транзистора КТ814(815)А
             1.4. Определяем рабочую область по входной характеристике.
  
Iбmin=0,25(mA)              Uэб=0,79 (B)

Iбmax= 15(mA)          Uэбmax=0,87(B)

  
D
Imб= 14,75(mA)             Umб=0,17(B)

       

       
1.5.Определяем глубину ООС:
F=1+g21*Rн  ,где g21усреднённая крутизна характеристики транзистора.

<img width=«163» height=«47» src=«ref-1_1975528260-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">

F=1+3,29 *7=24,03
         1.6. Рассчитаем делитель напряжения для выходного каскада:



<img width=«136» height=«41» src=«ref-1_1975528679-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">

Iдел=(3¸5)Iб0
;   Iдел=(0,75¸1,25)(mA
)


 Следовательно выбираем ток делителя равный   Iдел=0,75(mA
)

<img width=«287» height=«44» src=«ref-1_1975529030-609.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> согласно ряда Е24


Iдиода=
Iдел+
Iб0;                 
Iдиода=0,75+0,25=1 (mA
)
При этих токах падение напряжения на диодах должно составлять:   2Uэб0=1.4[B
]

Включение двух диодовКД-514А последовательно, обеспечат требуемое падение напря­жения.
<img width=«406» height=«331» src=«ref-1_1975529639-16924.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
РИС.3 Вольтамперная характеристика диода КД-514А.
         1.7.Расчёт входного сопротивления с учётом ООС:
<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1975546563-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"><img width=«127» height=«48» src=«ref-1_1975546636-387.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">;       где  <img width=«71» height=«47» src=«ref-1_1975547023-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">;      <img width=«128» height=«43» src=«ref-1_1975547254-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">

<img width=«185» height=«47» src=«ref-1_1975547605-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">               <img width=«171» height=«41» src=«ref-1_1975548074-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
<img width=«323» height=«44» src=«ref-1_1975548463-776.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
         1.8.Расчитаем амплитудные значения на входе:
<img width=«83» height=«43» src=«ref-1_1975549239-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">;    <img width=«131» height=«44» src=«ref-1_1975549544-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">;

<img width=«200» height=«45» src=«ref-1_1975549895-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">                        <img width=«208» height=«48» src=«ref-1_1975550365-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">
<img width=«376» height=«23» src=«ref-1_1975550858-548.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043">
         1.9.Построим сквозную характеристику:

ВыбираемRг=150(Om
)


По сквозной характеристики определяем:



I1=560 (mA)

I2=360 (mA)
Отсюда следует:

<img width=«323» height=«48» src=«ref-1_1975551406-991.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
Задаём коэффициент асимметрии плеч который равен Х=0.5, тогда  коэффициент нели­нейных искажений по второй гармонике:



<img width=«213» height=«44» src=«ref-1_1975552397-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">

<img width=«439» height=«376» src=«ref-1_1975552988-19708.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
РИС.3 Сквозная характеристика.

С учётом ООС:
<img width=«173» height=«45» src=«ref-1_1975572696-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">      <img width=«179» height=«45» src=«ref-1_1975573115-412.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">
<img width=«429» height=«32» src=«ref-1_1975573527-736.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">

Коэффициент передачи для предоконечного каскада:
<img width=«173» height=«47» src=«ref-1_1975574263-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">

    продолжение
--PAGE_BREAK--2. РАСЧЁТ ПРЕДОКОНЕЧНОГО КАСКАДА


<img width=«432» height=«304» src=«ref-1_1975574673-2118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">

                                               

       2.1 Определяем сопротивление резистора Rк.

R3= Rк »(0.2 ¸0.3) Rвых = 0.25*246»62 (Ом), где Rвых = Rвх.ок.



       2.2 Определяем сопротивление резистора Rэ.



Rэ =R4= 0.5*Rк= 0.5 * 62= 33 (Ом)
<img width=«309» height=«47» src=«ref-1_1975576791-712.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">
               
2.3 Определяем статический и динамический токи





<img width=«236» height=«47» src=«ref-1_1975577503-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065"><img width=«191» height=«47» src=«ref-1_1975578018-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">


На основании этих данных выбираем транзистор  КТ610А.

Uэкmax=20 (В)               Iкmax=300 (mA)

                    На семействе выходных характеристик строим  статическую нагрузоч­ную прямую.
<img width=«445» height=«372» src=«ref-1_1975578461-29816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
РИС.4 Семейство выходных характеристик КТ610А

 



Положению рабочей точки будет соответствовать точка пересечения прямой

U
эк
=
U
эк0
+
Um
вх
=4,37(В)

 и статической нагрузочной прямой. Этому требованию соответствует точка А с коор­динатами:

U
эк
=4,37(В)          Ik
=47,5 (мА)           I
б
=0.5 (мА).

Строим динамическую нагрузочную прямую с координатами

Ik
=109(мА)и U
эк
=
U
эк0
+ 2×
Um
вх
=8,24 (В)
Статическая и динамическая нагрузочные прямые пересеклись в точкеА, полученное зна­чение
I
б
=0.5 (мА) позволяет найти точку А на входной характеристике.

<img width=«462» height=«385» src=«ref-1_1975608277-20533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
РИС.5 Входная характеристика транзистора КТ610А
 

       2.4. Для нахождения Rвх, проведем касательную к точке покоя А и найдем Rвх.пр

                  
 как соотношение:

<img width=«83» height=«41» src=«ref-1_1975628810-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">

MK=0,055 (B);          KА=0,5 (м
A);

 <img width=«112» height=«41» src=«ref-1_1975629072-319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">= 110 (Ом)
              2.5 Рассчитаем коэффициент передачи ООС:

                

<img width=«233» height=«48» src=«ref-1_1975629391-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">
              2.6 Рассчитаем глубину ООС:



<img width=«107» height=«25» src=«ref-1_1975629959-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">

где коэффициент усиления каскада по напряжению на средних частотах определяется по формуле:

 <img width=«159» height=«47» src=«ref-1_1975630178-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"><img width=«155» height=«51» src=«ref-1_1975630522-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">

Определяем по выходной характеристике:

 DIк=63-26=37 (mA)     DIб=0,5 (mА)

<img width=«152» height=«41» src=«ref-1_1975630980-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

Следовательно:

А=1+0,22*55=13
              2.7 Находим входное сопротивление предоконечного каскада с учётом ООС:
<img width=«263» height=«25» src=«ref-1_1975631286-432.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">

 

              2.8 Находим амплитуду тока и напряжения на входе предоконечного

                    каскада:

<img width=«152» height=«44» src=«ref-1_1975631718-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">

<img width=«211» height=«49» src=«ref-1_1975632076-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">

<img width=«229» height=«48» src=«ref-1_1975632568-538.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">

                                       

       2.9 Определим элементы делителя напряжения в цепи базы:
Находим напряжение, подводимое к делителямR1и R2.:
U
д= Eп=9 (B)
Выбираем ток делителя из условия:



Iдел=(2¸5)Iбр ;    Iдел=3,5 *0,5=1,75 (mA)   Iбр=0.5(mA)
Падение напряжения на резисторе R4 :




<img width=«145» height=«21» src=«ref-1_1975633106-270.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">;  U
бр
=0,75 (В)

<img width=«140» height=«44» src=«ref-1_1975633376-376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"><img width=«112» height=«43» src=«ref-1_1975633752-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">

<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1975634055-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">;               <img width=«195» height=«44» src=«ref-1_1975634576-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">;
              2.10 Расчитаем искажения в предоканечном каскаде, для построим

                      сквозную характеристику:




Eб= Uэб+ Iб×Rг= Uэб+ 0.5×Iб×Rвх.оос= Uэб+ 710×Iб
Rг=710 (Ом)


Iб, (mA)

Ik, (mA)

Uэб, (B)

IбRг, (B)

Eб, (B)

0.05

5

0.678

0.035

0.713

0.12

19

0.69

0.0851

0.775

0.25

27.5

0.715

0.178

0.893

0.38

37.5

0.732

0.27

1.002

0.5

47.5

0.75

0.355

1.105

0.62

55

0.762

0.44

1.202

0.75

65

0.772

0.533

1.305

0.87

72.5

0.78

0.618

1.398

1

82.5

0.787

0.710

1.497





<img width=«429» height=«373» src=«ref-1_1975635037-22842.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
РИС.6 Сквозная характеристика.
По сквозной характеристике определяем:

а=
35


   b
=
42.5


c
=
35


<img width=«279» height=«135» src=«ref-1_1975657879-1444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">
Определим коэффициент нелинейных искажений с учетом ООС:

                                    <img width=«213» height=«44» src=«ref-1_1975659323-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">

Находим общий коэффициент нелинейных искажений для оконечного и предоконеч­ного каскадов:

<img width=«288» height=«25» src=«ref-1_1975659789-456.coolpic» v:shapes="_x0000_s1047">



    продолжение
--PAGE_BREAK--