Задание на курсовое проектирование

 

Рн=13 Вт

Rн=10 Ом

К_u=2300

R_c=2.2 кОм

S=3

T_max=50°C

f_н=120 Гц

f_в=35000Гц

К_сгл=800

 

Выходной каскад усилителя

 

 

В качестве выходных каскадов (усилителей мощности) широкое применение получили как трансформаторные, так и бестрансформаторные усилители. Современные усилители небольшой мощности выполняют по бестрансформаторной схеме, что позволяет уменьшить габариты, массу, стоимость и расширить полосу пропускания устройства. Так как выходные каскады являются основными потребителями энергии источников питания, они работают в режиме класса В или класса АВ, обеспечивая высокий КПД. При этом для уменьшения нелинейных искажений применяют двухтактные схемы. Такие схемы выполняют на комплементарных транзисторах; схема представляет собой соединение двух эмиттерных повторителей, работающих на общую нагрузку rh. Режим по постоянному току, соответствующий режиму работы класса АВ, обеспечивается делителем R1-VD-R2. Сопротивление диода создает необходимое напряжение по постоянному току между базами транзисторов VT1 и VT2, а также выполняет функции элемента схемы термокомпенсации.

Исходные данные:

Рн = 13 Вт, Rн = 10 Oм. Транзистор выбираются по допустимой мощности рассеяния на коллекторе.

P_Kmax и максимальной амплитуде коллекторного тока I_Kmax:

 

 

На основе этих условий выбираем комплементарную пару:

 

КТ817В (Si n-p-n; в = 25…45; I_kmax=3A; P_kmax=25Вт)

КТ816В (Si n-p-n; в = 25…40; I_kmax=3A; P_kmax=25Вт)

 

Напряжение источника питания находим из условия:

 

Выбираем E_П=40 В

На входной характеристике транзистора построим нагрузочную прямую по двум точкам:

 

Из входной, выходной и сквозной характеристик определяем следующие значения:

 

 

Коэффициент нелинейных искажений по 3-й гармонике без учёта ООС:

 

 

Глубина обратной связи:

,

где g₂₁ – усредненная крутизна характеристики транзистора,

F = 51

C учётом действия ООС коэффициент нелинейных искажений по третьей гармонике:

 

 

Коэффициент нелинейных искажений по второй гармонике:

 

,

 

где х = 0.5 – коэффициент асимметрии.

Коэффициент нелинейных искажений с учетом ООС:

 

 

Полный коэффициент нелинейных искажений усилителя:

 

Сопротивления резисторов R₁ и R₂ принимают равными:

 

где - ток делителя, определяемый по ВАХ диода.

Выбираем резисторы из стандартного ряда: R₁ = R₂ = 750 Ом.

Входное сопротивление каскада:

 

где  – сопротивление делителя по переменному току

 – усреднённая входная проводимость транзистора

 

Амплитуда напряжения и тока входного сигнала каскада:

 

,

 

Коэффициент усиления напряжения выходного каскада:

 

Ёмкость разделительного конденсатора:

 

 

где M_н = 0.707 – коэффициент частотных искажений.

 

5. Эмиттерный повторитель напряжения

 

 

Эмиттерный повторитель напряжения представляет собой УК на БПТ с ОК. ЭПН обладает малым выходным сопротивлением и высоким входным сопротивлением. В связи с этим такой каскад часто применяют в качестве согласующего, который включают между низкоомной нагрузкой, являющейся, например, выходным каскадом усилителя, и каскадом предварительного усилителя. Базовая схема ЭПН и его эквивалентная схема приведены на рис.2.1 рис.2.2.

В схеме ЭПН выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора, близко по значению входному напряжению и совпадает с ним по фазе. Резистор Rэ в схеме с ЭПН выполняет ту же функцию, что и резистор Rk в УК о ОЭ - создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, управляемого по выходной цепи базы. Конденсаторы С 1 и С2 - разделительные, предназначены для пропускания переменной составляющей сигнала. Резисторы R1 и R2 предназначены для задания режима покоя каскада. Задаваемое смещение обеспечивает протекание коллекторного тока в течение полного периода входного сигнала. Резисторы R1 и R2 выбраны так, что в отсутствие входного сигнала потенциал базы равен примерно половине напряжения источника питания. Точку покоя устанавливают так, чтобы на выходе формировался максимально симметричный сигнал (без ограничений и срезов). Это зависит от соотношения сопротивления плеч делителя R1-R2.

Высокое входное сопротивления является одним из важнейших преимуществ каскада с ЭПН. Высокое входное сопротивление требуется в случае применения каскада в качестве согласующего звена при работе от источника входного сигнала, имеющего большое внутренне сопротивление.

Исходные данные:

R_н=199 Ом

U_mн = 8 B

I_mн= 66мА

Выбираем транзистор:

 

 

Выбираем КТ503А(Si n-p-n в=40... 120 I_{k max}=300мА Р_{k max}=0.5Вт)

Точку покоя устанавливают так, чтобы на выходе формировался максимально симметричный сигнал (без ограничений и срезов). Это зависит от соотношения сопротивлений плеч делителя R1 - R2.

Из входной и выходной характеристик определяем следующие значения:

 

 

в = 40

Сопротивление R_э:

 

 

Сопротивление входной цепи транзистора:

 

 

Сопротивления плеч делителя R1 - R2 найдём из следующих условий:

 

где: Получим:

 

Условие температурной стабилизации выполняется:

 

 

Далее рассчитываем входное сопротивление каскада:

 

Выходное сопротивление каскада несложно получить, рассматривая эквивалентную схему рис.2.2 со стороны выходных зажимов:

 

 

Поскольку значение r_э невелико, то выходное сопротивление каскада мало. Это свойство ЭПН используют, когда необходимо согласовать выходную цепь усилителя с низкоомной нагрузкой.

Коэффициент усиления напряжения находится по выражению:

 

Значения разделительных емкостей С1 и С2:

 

123	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: