Розрахунок вихідного двотактного трансформаторного підсилювача потужності в режимі роботи класу А або В (стр. 2 из 3)

Так, як умова P_kmaxр≤ P_kmax виконується тільки при наявності тепловідводу, то проводжу розрахунок поверхні охолодження радіатора:

[см²],

де R_TT=15⁰С/Вт — величина теплового опору колекторного переходу.

6) Тип вибраного транзистора та параметри вибраного транзистора:

P_kmax=4 Вт (з тепловідводом);

f_h21e=1000 кГц;

U_{ke max}=30 В;

h_21e=20¸60;

I_kmax=1,25 А;

R_TT=15⁰С/Вт

ІІ. Розрахунок режиму роботи транзистора по

постійному струму:

1) Напруга на колекторі транзистора в режимі спокою:

U_ke0=(0.3¸0.5)U_{ke max} = 0,3∙20 = 6 [B]

2) Напруга джерела живлення:

E_k=2.25U_ke0= 2.25∙6 = 13.5 [B]

3) Величина колекторного струму в режимі спокою:

[A]

4) Побудова ЛН_ на вихідних статичних характеристиках транзистора і визначчення координати робочої точки: {I_k0; U_ke0; І_б0} (див. графічну частину РИС.1):

U_ke0=6 B;

I_k0=0.46 A;

I_б0≈23 mA.

5) Величинаемітрного струму в режимі спокою:

I_e0=I_k0+I_б0=0.46+23=23∙10^-3+0.46=0.483 [A]≈0.5 [A]

ІІІ. Розрахунок режиму роботи транзистора

по змінному струму:

1)Опір колекторного навантаження по змінному струму для одного плеча схеми:

[Oм]

2) Спад напруги на R_к~:

U_Rk~=Ik0∙R_к~= 0.46∙14.4 = 6.6 [B]

3) Напруга між колектором і емітером транзистора:

U_ke~=U_k0+U_Rk~= 6+6.6 = 12.6 [B]

4) На РИС.1 наносимо точки {0, U_ke~} та {I_k0, U_ke0}.

5)За графіком на РИС.1 визначаємо мінімальне і максимальне значення вихідного струму та напруги транзистора:

I_{k min}=2.0 mA;

I_{k max}=0.88 A;

U_{ke max}=12.6 B;

U_{k min}=2.0 B

IV. Визначення потужності сигналу, яка віддається транзисторами у вибраному режимі їх роботи:

1) Потужність, яку віддає транзистор у вибраному режимі роботи:

P_k~=0.125∙(I_{k max} - I_{k min})²∙R_k~=

=0.125∙(0.88-2)²∙14.4 = 2,26 [Bт]

2) Перевірка виконання умови:

P_k~≥P_~.

2.26>1.25 [Вт]

(умова виконується)

V. Визначення коефіцієнта підсилення плеча каскаду по напрузі і потужності:

1) На вхідній динамічній характеристиці транзистора відкладаємо відповідні координати робочої точки і граничних точок (див графічну частину РИС.2):

{I_б0;U_бe0}, {I_бmax;U_бemax}, {I_бmin;U_бemin}

I_б0 = 23 mA;

U_бe0 = 0.47 B;

I_{б max} = 64 mA;

U_{бe max} = 0.68 B;

I_{б min} = 2 mA;

U_бemin = 0.17 B.

2) Амплітудні значення вхідного струму та напруги:

3)Вхідний опір транзистора по змінному струму:

4)Потужність на вході підсилювача:

5) Коефіцієнт підсилення по напрузі:

K_UдБ=20lg K_U =26,19 [дБ]

6) Коефіцієнт підсилення по потужності:

K_PдБ=10lgK_P =27,49 [дБ]

VI. Розрахунок коефіцієнта нелінійних

спотворень сигналу:

1) Формуємо наскрізну динамічну ВАХ підсилювального елемента за сім'єю вхідних і вихідних статичних характеристик і навантажувальної прямої змінного струму каскаду І_к=f(E_i): для цього визначаємо значення U_ke для трьох точок (А, Р, В) по вхідних і вихідних статичних характеристиках транзистора (див. графічну частину РИС.3).

2) Дані заносимо в таблицю і будуємо наскрізну динамічну ВАХ транзистора по табличним даним.

т. А	т. Р	т. В
Uke, B	2,8	6	9
Ik, A	0,66	0,46	0,26
Iб, mA	48	23	8
Uбe, B	0,6	0,47	0,36
E, B	24,6	11,97	4,36

3) Виділяємо на наскрізній характеристиці (РИС.3) п'ять ординат - значень колекторного струму у характерних точках:

I_{k min}=0.26 A;

I_{k сер}=0.46 A;

I_{k max}=0.66 A;

I_k1=0.36 A;

I_k2=0.56 A.

4)Амплітудні значення 2, 3, 4 гармонік колекторного струму:

I_km1=

[(I_{k max}-I_{k min})+(I_k2-I_k1)]= [(0.66-0.26)+(0.56-0.36)]=0.2 A

I_km2=

[(I_{k max}+I_{k min})-2I_{k cер}]= [0.66+0.26-2∙0.46)]=0 A

I_km3=

[(I_{k max}-I_{k min})-2∙(I_k2-I_k1)] = [(0.66-0.26)- -2*(0.56-0.36)]=0 A

I_km4 =

[(I_kmax+I_kmin)-4∙(I_k2+I_k1)+6∙I_kcер] = [0.92- -4∙0.92+6∙0.46]=0 A

5) Перевіряємо правильність розрахунків амплітудних значень гармонік колекторного струму^

I_{k max}= I_km1+I_km2+I_km3+I_km4+I_kcер, де

I_{k cер}=

[ I_{k max}+I_{k min}+2I_k2+2I_k1]= [0.92+1.12+0.72]=0.46 A

I_{k max}=0.46+0.2=0.66 (Умова виконується).

6) Обчислюємо значення К_Гр%:

К_Гр%

7) Перевіряємо виконання умови:

К_Гр%≤К_Г%.

0<3.5

(умова виконується).

VII. Розрахунок елементів схеми підсилювача:

Елементи ланки емітерної термостабілізації транзистора:

1) Значення резистора R_e:

R_e=

2) Значення резисторів R_e1R_e2 звичайно приймають рівним 1 Ом:

R_e0=

R_e1 =R_e2=1 [Oм]

3) Вибираємо стандартне значення опорів

R_е1ст=R5_{1 ст}= 1 Ом;

R_е2ст=R5_{2 ст}= 1 Ом;

R_е0ст=R5_ст= 3,6 Ом.

Елементи розв'язуючого фільтра R_фі С_ф:

1) Значення резистора R_ф:

U_Rф=(0.1¸0.3)E_k

U_Rф=0.2∙E_k=0.2∙13.5=2.7 [B]

I_П=(3¸10)І_б0

I_П=7∙І_б0=7,23∙10^-3161 mA

2) Вибір стандартного значення

R_{ф ст}=R6_ст=9.1 Ом

3)Ємність розв'язуючого фільтру С_ф

С_ф≥

[Ф]

4) Вибір стандартного значення С_Фст=СЗ_ст:

С_Фст=СЗ_ст=3∙10^-3[Ф]

5) Вибір робочої напруги на С_Ф=СЗ. Вибирається з умови: U_Cфр≥1.5∙(E_k-U_Rф)

U_Cфр≥1.5∙(13.5-2.7)=16.2 [B]

Елементи подільника напруги:

1) Значення резисторів R2=R4, R1=RЗ, при умові, що R2=R4≥(3¸5)R_{вх VT}:

R2=R4=

[Ом]

R1=RЗ=

[Ом]

2) Вибірстандартного значення опорів:

R1_ст=RЗ_ст=16 Ом

R2_ст=R4_ст=51 Ом

Потужність, яка розсіюється на резисторах:

P_Re0=2∙

∙R_eocm=2∙(0.5)²∙3.6≈1 [Bт]

P_Rф=2∙(I_П+I_б0)²∙R_фcm=2∙((161+23)∙10^-3)²∙9,1=0,62 [Вт]

P_Re=P_Re1=(I_П+I_б0)²∙R_e1cm=(0.5)²∙1=0.25 [Вт]