Электронный усилитель (стр. 1 из 4)

Федеральное агентство по образованию

Кафедра «Цифровые радиотехнические системы»

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине

«Схемотехника радиоэлектронных средств»

Руководитель

Студент группы

Проект защищен с оценкой:

________________________ <<_____>> __________ 200г

200

Содержание

Техническое задание

Аннотация

1. Анализ технического задания

2. Эскизный расчет

3. Расчет принципиальной схемы

3.1 Расчет выходного каскада

3.2 Расчет промежуточного каскада усилителя

3.3 Расчет входного каскада

4. Конструкторский расчет

4.1 Расчет разделительных конденсаторов

4.2 Расчет мощности рассеиваемой на резисторах

4.3 Расчет общего тока потребления

Список литературы

Техническое задание

на курсовую работу по дисциплине

«Схемотехника электронных средств»

студенту

Тема работы – электронный усилитель

Исходные данные:

Номинальная мощность в нагрузке, Вт 5

Рабочий диапазон частот, кГц 0,51-15

Сопротивление нагрузки, Ом 8

Входное сопротивление усилителя, кОм >5

Тип входа - дифференциальный

Нелинейные искажения, % 1,5

Частотные искажения, дБ 3,0

ЭДС источника сигнала (максимальная величина), мВ 100

Внутреннее сопротивление источника сигнала, Ом 200

Содержание основных разделов пояснительной записки.

Введение, анализ технического задания.

Эскизный расчет структурной схемы.

Электрический расчет следующих каскадов:

оконечный каскад:

промежуточный каскад;

входной каскад;

Конструкторский расчет элементов схемы.

Перечень обязательных чертежей

Электрическая принципиальная схема;

Перечень элементов;

Дата выдачи задания

Руководитель ____

Студент

Аннотация

Электронный усилитель

Список литературы - 8 наименований

Графическое приложение - 1 лист ф.А3

По заданным данным (ТЗ) был разработан электронный линейный усилитель, усиливающий заданную мощность.

1. Анализ технического задания

Оконечный каскад.

Выходная мощность в техническом задании равна 10 Вт, поэтому в качестве выходного каскада выберем двухтактный каскад. Так как сопротивление нагрузки 8 Ом (меньше 100 Ом), то выходной каскад будет безтрансформаторным

Промежуточный каскад.

Промежуточным каскадом выберем каскад с общим эмиттером. Для обеспечения начального напряжения смещения между базой и эмиттером включим схему делителя.

Входной каскад.

Так как заданно входное сопротивление >5 кОм в качестве входного каскада будем использовать дифференциальный каскад на полевых транзисторах.

2. Эскизный расчет

Рассчитаем основные параметры:

Номинальная мощность в нагрузке: P_н=10 Вт.

Мощность, приходящаяся на одно плечо двухтактного каскада:

P_~п=10/2=5 Вт.

Максимальная рассеиваемая мощность одного плеча:

P_{рас. max}=0,5·P_~п=0,5·5=2,5 Вт.

Максимальный ток коллектора равен:

(1)

где Rн - заданное сопротивление нагрузки, Ом.

Тогда напряжение на нагрузке:

,

где P_н– номинальная мощность в нагрузке, R_н - заданное сопротивление нагрузки.

Найдем сквозной коэффициент усиления:

,

где

– напряжение на нагрузке, E_u– ЭДС источника сигнала. Множитель 1,5 взят для запаса.

Так как выходной каскад включен по схеме с общим коллектором, то коэффициент усиления по напряжению: K_U ≈ 1. Чтобы получить

необходимо в схему усилителя включить промежуточный каскад усиления с

.

Пусть половина линейных искажений приходится на оконечный каскад (

), а остальная часть остается на остальные каскады( ).

дБ;

Так как

, находим

;

дБ

Так же найдем

.

3. Расчет принципиальной схемы

3.1 Расчет выходного каскада

Подберем необходимый транзистор исходя из следующих условий:

P_{К max}> P_{рас. max},

I_{К max}> I_{К max.}

где P_{К max}– постоянная рассеиваемая мощность коллектора, I_{К max}– постоянный ток коллектора. (P_{рас. max}=1,25 Вт, I_{К max} =1,11 А - рассчитанны в пункте 3)

Выбираем по пару комплиментарных транзисторов:

VT6 - КТ816А (p-n-p)

VT5 - КТ817А (n-p-n)

Их основные параметры:

Постоянный ток коллектора,I_кмах= 3 А

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер, U_кэмах=25 В

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора P_К.MAX=25 Вт

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора транзисторов КТ816А и КТ817А приведена при работе их с теплоотводом.

Выберем напряжение питания исходя из следующего условия:

2U_кэ.доп.

Е_п 2(U_ост.+U_вых), (3)

где U_кэ.доп - максимально-допустимое значение напряжения коллектор - эмиттер для транзисторов КТ816А, КТ817А, U_ост = 1 В - остаточное напряжение для транзисторов КТ816А,КТ817А, U_вых. - заданное выходное напряжение. 90 В

Еп 19,8 В

Выбираем напряжение питания равное 40 В.

Построим нагрузочную кривую на графике выходных характеристик транзистора КТ816А.

Рисунок 1. Выходные характеристики

Нагрузочная кривая проходит через точки

и

Рисунок 2

Рисунок 3

Используя входные и выходные характеристики транзистора, построим проходную характеристику.

IK, А	0,45	0,75	1,07	1,32
IБ, мА	5	15	30	45
UБЭ, В	0,8	0,88	0,93	0,95

Рисунок 4

Исходя из построенной проходной характеристики, определяем:

I_{к max}= 1,11 А; I_{к min}= 0,37 А

U_{БЭ max}=0,925 В; I_{Б max}= 22 мА

U_{БЭ min}=0,775 В; I_{Б min}= 2,5 мА

Из полученных значений определяем область изменения I_Б и U_БЭ:

U_БЭ= U_{БЭ max}– U_{БЭ min}=0,925-0,775=0,15 В

I_Б= I_{Б max}– I_{Б min}=(22-2,5)·10^-3=19,5 мА

Определим значение входного сопротивления:

Определим коэффициент усиления:

где U_ВХ=U_БЭ - входное напряжение выходных транзисторов, В;

U_ВЫХ - заданное выходное напряжение, В.

Рассчитаем входное сопротивление и коэффициент усиления, с учетом обратной связи.

R_вхос= R_вхоэ (1+b·К_и);

где b- коэффициент передачи обратной связи

b=1 т.к имеется 100% отрицательная обратная связь.

Найдем входное напряжение оконечного каскада:

Рассчитаем g (коэффициент формы тока):

Принимаем g=0,9.

Найдем коллекторное сопротивление транзистора VT4, используется следующее соотношение:

По стандартному ряду сопротивлений выберем R13=470 Ом.

Вычислим коллекторный ток через транзистор VT4, А:

Выберем транзистор исходя из следующих условий: