МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Челябинский государственный агроинженерный университет
Контрольная работа
«Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC – связью»
студент: Арефкин Т. В
группа: 303
преподаватель: Савченко С. А.Челябинск 2005
1.ЗадачаЗадача:Рассчитать параметры усилителя, построенного по схеме рис. №1, на вход которогоподается сигнал амплитудой ис от источника с внутреннимсопротивлением Rc.Усилитель должен обеспечить в нагрузке RHтребуемую амплитуду выходного напряжения UвыхА.Порядок расчета:
Выбортранзистора:
1. Составляемэквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этомструктуру транзисторов, и отмечаю на ней все напряжения и токи:
/>
2.Определяем требуемый коэффициент усиления Киос усилителя,охваченного цепью ОС, по исходным данным задачи:
/>
3. Находимкоэффициент усиления Ки усилителя с разомкнутой цепью ОС:
/>
Примечание. Далее расчеты ведутся для разомкнутой цепи ООС.
4. Находимкоэффициент усиления отдельных каскадов, полагая, что они равны между собой,т.е. />
5. Выбираемрежим усиления класса А, характеризующийся минимальными нелинейнымиискажениями, и рассчитываем напряжение источника питания Е:
/>
где /> - коэффициент запаса понапряжению.
Окончательнонапряжение /> выбираем из стандартного ряда/>
Расчётоконечного каскада усилителя:
6. Задаёмсясопротивлением резистора /> Номинальноесопротивление резистора /> выбираемиз табл. П2.1: />
Вычисляемэквивалентное сопротивление коллекторной цепи:
/>
7.Рассчитываем выходную мощность каскада />
8. Находиммощность /> рассеиваемую коллектором VT2:
/>, где
/>
9. Выбираемтранзистор VT2 по величине /> /> и /> учитывая рекомендации израздела 1.8:
Наиболее подходящим транзисторомявляется КТ3102Б, его параметры:
/>
10.Рассчитываем режим покоя транзистора VT2: • Задавшись конкретным значением одной из координат,определяют вторую координату, решая уравнение />.Прямая, построенная в соответствии с уравнением на семействе статическихвыходных характеристик транзистора, называется нагрузочной прямой. Нагрузочнаяпрямая, показанная на рис. 1, построена для случая, когда /> и />.
1-я точка:/>; />
2-я точка:/>; />.
11. Находимвеличины />, при />
/>,при />
12.Оцениваем реальный коэффициент усиления каскада по формуле:
/>
13.Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором /> потоку />, и окончательно выбираюттип резистора.
/>
Выбираем резистор МЛТ – 0,25 – 510Ом ± 5%
14. Строимдинамическую линию нагрузки (ЛН) на семействе выходных характеристик.
15.Определяем динамический режим работы транзистора. Для этого откладываем на осиабсцисс амплитуду выходного напряжения /> иделаем вывод о правильности выбора напряжения источника питания. Затем находимамплитудные значения тока коллектора /> итока базы />. Переносим значения тока /> насемейство входных характеристик и находим напряжение />.
/>
16. Находимсопротивление резистора R8, мощность, рассеиваемую им, а затем выбираем его тип:
/>
Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 180 кОм± 5%
17. Расчетделителя произведем, задавшись значением />:
Пусть />,тогда:
/>,откуда
/>
18.Определяем ток делителя />, азатем рассчитываем мощность рассеивания резисторов /> и/> и выбираем их тип иноминал.
/>
Выбираем резисторы: R5 — МЛТ – 0,125 – 510 кОм ± 5%
R6 — МЛТ –0,125 – 20 кОм ± 5%
19.Вычисляем входное сопротивление оконечного каскада />:
/>, где
/>
20.Определяем мощность, потребляемую базовой цепью транзистора VT2 отпредыдущего каскада:
/>
Расчёт предоконечногокаскада усилителя:
21.Вычисляем выходную мощность предоконечного каскада
/>
где Кзм — 1,1...1,2 — коэффициент запаса, учитывающий потери мощности в цепи смещенияоконечного каскада.
22. Находиммощность Рк.Р, рассеиваемую коллектором VT1:
/>
23.Принимая, с учетом падения напряжения на резисторе фильтра Rф, напряжениепитания предоконечного каскада />,выбираем транзистор VT1:
Наиболее подходящим транзисторомявляется КТ201Б, его параметры:
/>
24. Выбираемсопротивление резистора R3:
Пусть/>, тогда для />
/>
25.Рассчитываем режим покоя транзистора VT1:
Ø принимаем />
/>;
Ø вычисляем ток базы покоя />.
26.Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором R3, и окончательно выбираемего тип и номинал:
/>
Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 8.2кОм ± 5%
27.Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 в точкепокоя />:
/>
28.Оцениваем коэффициент усиления предоконечного каскада:
/>
29.Определяем амплитуду коллекторного тока транзистора VT1
/>
Проверяемвыполнение условия Iка1
30. Находимамплитудные значения тока базы и напряжения база-эмиттер транзистора VT1:
/>
/>
31.Вычисляем сопротивление резистора R4 и выбираем его номинальное значение и тип:
/>
Выбираем резистор: R4- МЛТ – 0,125 – 4.3 кОм ± 5%
32.Рассчитываем сопротивления резисторов R1 и R2; выбирают их тип иноминал
Расчет делителя произведем,задавшись значением />: Пусть />, тогда: />,откуда
/>
33.Определяем ток делителя />, азатем рассчитываем мощность рассеивания резисторов /> и/> и выбираем их тип иноминал.
/>
Выбираем резисторы: R1 — МЛТ – 0,125 – 2 кОм ± 5%
R2 — МЛТ –0,125 – 47 кОм ± 5%
34.Вычисляем входное сопротивление предоконечного каскада Rex1 в точке покоя:
/>,
где />
35.Рассчитываем фактические коэффициенты усиления по напряжению оконечного Ки2и предоконечного Ки1 каскадов, учитывая влияние всех элементов схемы:
/>
/>
36.Определяем общий коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС Ки,сравнивают его с величиной, полученной в п.З, и делают выводы о правильностирасчетов:
/>
37. Находимкоэффициент передачи у цепи ООС, обеспечивающий заданную глубину обратной связи:
/>
38.Рассчитываем сопротивление резистора обратной связи Roc, используявыражение
/>, откуда />
Выбираем резисторы: RОС — МЛТ – 0,125 – 4.3 МОм ± 5%
Емкостьконденсатора Сос выбираем достаточно большой (Сос≈С5)
Сос — К50 — 12 — 50В –1мкФ
39.Проверяем выполнение условия
R4 + Roc » RН
4300 + 4.3·106» 460
Для того,чтобы цепь ООС не шунтировала выходной каскад усилителя.
40.Вычисляем входное сопротивление усилителя Rвхoc c замкнутой цепью ООС:
/>
41.Рассчитываем емкости разделительных и эмиттерных конденсаторов: Мв =Мн=1,41
тогда />
a />
где />
Выбираем: конденсаторы С1, С2, С4:
К50 — 12 — 12В – 2мкФ
конденсатор С5:
К50 — 12 — 50В – 1мкФ
42.Определяем значения Сф и Rф
Задаёмсяпадением напряжения на резисторе RФ на уровне />
/>
/>
/>
Выбираем: конденсатор СФ — К50 — 12 — 50В – 20мкФ
резистор: RФ — МЛТ – 0,125 – 1.6 кОм ± 5%
43.Вычисляем полный ток I0, потребляемыйусилителем от источника питания:
/>
44. Рассчитываем к.п.д. усилителя:
/>