МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙИНСТИТУТ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
им.ВЛАДИМИРА ДАЛЯ(г.Северодонецк)
ФАКУЛЬТЕТКОМПЬЮТЕРНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИКАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ККУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НАТЕМУ :
«Разработка схемы усилителя низкой частоты надискретних элементах»
__________________________________________________________________
Студентгруппы _РЭА -27з Суптелина Марина Владимировна_ (_________)
Руководительпроекта Зотов Алексей Васильевич_______ (__________)КОНСУЛЬТАНТЫ
Зотов АлексейВасильевич__________ (____________________)
_____________________________________ (____________________)
______________________________________ (____________________)
Заведующийкафедрой ЭА _________________________ ( М.И. ХИЛЬ)Северодонецк
2009г
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙИНСТИТУТ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
им.ВЛАДИМИРА ДАЛЯ(г.Северодонецк)
_____________________________________________________________
(наименованиевуза)
Факультет:КОМПЬЮТЕРНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИКафедра: ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ
Специальность________________________________________________
УТВЕРЖДАЮ:
Зав.кафедрой электронных аппаратов
____________________ХильМ.И._
«_______»___________________200____ г.З А Д А Н И ЕНА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ( РАБОТУ )СТУДЕНТА
Суптелина Марина Владимировна
(фамилия, имя, отчество)
1. Тема проекта (работы) «Разработать схемуусилителя низкой частоты на дискретных элементах»___________________________________________________________________________________________________________________________
утверждена приказом поинституту от «____» _________________ 200 ___г. № ___________
2. Срок сдачистудентом законченного проекта (работы) ________20.05.2009_____________
3. Исходныеданные к проекту (работе): Uвх = 25мВ, Rвх> 2000 Ом, Rн = 800 Ом, fн = 20 Гц, fв = 16 кГц, Кu > 130, Мн= 1,1_____________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Содержаниерасчетно-пояснительной записки ( перечень подлежащих разработке вопросов )
Введение.
1. Анализсуществующих схемных решений.
2. Расчётсхемы электрической принципиальной усилителя низкой частоты.
3. Выборэлементной базы.
4.Заключение.
5. Переченьграфического материала ( с точным указанием обязательных чертежей )
1. Схемаэлектрическая принципиальная ЭП.
2. Ведомостькомплектующих ВК.
6.Консультанты по проекту ( работе ), с указанием относящихся к ним разделовпроектаРаздел Консультант Подпись, дата Задание выдал Задание принял
7. Датавыдачи задания ________________________________________
Руководитель __________________Зотов А.В.
(подпись)
Заданиепринял к исполнению __________________ Суптелина М.В.
(подпись)
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН№ п/п Наименование этапов дипломного проекта (работы) Срок выполнения этапов проекта (работы) Примечание 1 Подбор литературы по теме проекта 1 неделя 2 Изучение литературных источников 2 неделя 3 Написание введения 3 неделя 4 Написание раздела “Анализ схемных решений” 4 неделя 5 Выполнение расчётов УНЧ 5 неделя 6 Выбор элементной базы 6 неделя 7 Выполнение графической части 7 неделя 8 Оформление курсового проекта 8 неделя Студент Суптелина М.В. ______________________________
(подпись)Руководитель проекта ЗотовА.В. ______________________________
(подпись)
ВВЕДЕНИЕ
Усилителиэлектрических сигналов – это электронные устройства, предназначенные дляусиления или повышения мощности входных сигналов за счет энергии источникапитания. По характеру изменения сигнала во времени усилители бывают постоянногои переменного тока. Усилители постоянного тока усиливают сигналы в полосечастот, начиная с нулевой частоты. Усилители переменного тока подразделяются наусилители низкой и высокой частоты.
Усилителинизкой частоты (УНЧ) предназначены для усиления непрерывных периодическихсигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от десятков герц додесятков килогерц. Современные УНЧ выполняются преимущественно на биполярных иполевых транзисторах в дискретном или интегральном исполнении.
НазначениеУНЧ в конечном итоге состоит в получении на заданном сопротивлении оконечногонагрузочного устройства требуемой мощности усиливаемого сигнала.
В качествеисточника входного сигнала УНЧ могут использоваться различные устройства, такиекак микрофон, звукосниматель, фотоэлемент, термопара, детектор и т.д. Типынагрузок также весьма разнообразны. Ими могут быть громкоговоритель,измерительный прибор, записывающая головка и т.д.
Характернойособенностью современных электронных усилителей является большое разнообразиесхематических решений, благодаря которым они могут быть реализованы всовременной технике. Среди этого многообразия можно выделить наиболее типичныесхемы, которые содержат цепи и элементы, чаще всего встречающиеся вусилительных устройствах независимо от их функционального назначения.
Основнымколичественным параметром усилителя является коэффициент усиления. Взависимости от функционального назначения усилителя различают коэффициентыусиления по напряжению КU, по току KI или мощности KP.
Коэффициентыусиления часто выражаются в логарифмических единицах – децибелах.
Усилительможет состоять из одного или нескольких каскадов. Для многокаскадных усилителейего коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельныхего каскадов: К = К1 · К2·…. ·Кп.
Транзисторможно включить в усилительный каскад тремя способами: по схеме с общей базой,по схеме с общим эмиттером и по схеме с общим коллектором.
Усилительныйкаскад, собранный по схеме с общей базой (ОБ), обладает малым входнымсопротивлением и большим выходным сопротивлением. Низкое входное сопротивлениекаскада с ОБ, является его существенным недостатком. Между такими каскадамиследует включать специальные согласующие устройства, что ограничиваетприменение данной схемы в усилительных устройствах.
Особенностьюсхемы с общим эмиттером является то, что входным током в ней выступает малый повеличине ток базы. Поэтому входное сопротивление каскада с общим эмиттеромвыше, чем входное сопротивление каскада с ОБ. Выходное сопротивление в схеме собщим эмиттером также достаточно велико. Это позволяет в многокаскадномусилителе обойтись без специальных согласующих устройств между каскадами.Поэтому схема с общим эмиттером является наиболее распространенной.
Входноесопротивление схемы с общим коллектором очень велико, а выходное, наоборот,мало и составляет лишь десятки или сотни Ом. Поэтому каскад с общим коллекторомне дает усиления сигнала по напряжению и имеет сравнительно небольшойкоэффициент усиления по мощности. Каскад с общим коллектором применяется восновном для согласования сопротивлений между отдельными каскадами усилителя.
Выходныекаскады усилителей строятся по однотактной или двухтактной схемам, существенноотличающимися друг от друга. Двухтактный каскад отдает вдвое большую мощность,чем однотактный, имеет трансформатор без постоянного подмагничивания идопускает в несколько раз большую пульсацию источника питания. Кроме того,двухтактный каскад характеризуется более высоким КПД.
Трансформаторныевыходные каскады применяются, если сопротивление нагрузки усилителя значительноотличается от наиболее выгодного сопротивления нагрузки выходного каскада. Вэтом случае достигается максимальный КПД при допустимых линейных искажениях.
В техслучаях, когда заданный коэффициент усиления или другие параметры невозможнополучить на одном каскаде применяется многокаскадные схемы. Число каскадовусилителя выбирается в зависимости от величины входного сигнала, выходного инеобходимого коэффициента усиления.
На основепроведенного анализа выбираем трехкаскадный усилитель. Первый каскад –эмиттерный повторитель, второй, третий – однокаскадный усилитель на биполярномтранзисторе с общим эмиттером, что позволяет достичь необходимого коэффициентаусиления, используя при этом возможное наименьшее количество радиоэлементов,что снизит стоимость изделия и уменьшит вероятность выхода его из строя.
В настоящемкурсовом проекте будет разработана схема усилителя низкой частоты на дискретныхэлементах.
1. АНАЛИЗСУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ
В данномкурсовом проекте необходимо разработать усилитель низкой частоты.
Усилителипеременного напряжения по виду исполнения бывают: апериодические и резонансные.
Уапериодических усилителей в качестве нагрузки коллектора применяетсясопротивление. В них отсутствуют резонансные цепи.
В резонансныхусилителях на входе и в нагрузке используется параллельные, режепоследовательные LC-контура.
Резонансные усилители по ширине полосы пропусканиячастот делятся на резонансные, полосовые, широкополосные.
Однокаскадный усилитель на биполярном транзисторес общим эмиттером относится к апериодическим усилителям (рис.1).
/>
Рисунок 1.Однокаскадный усилитель на транзисторе с общим эмиттером.
Rд1 Rk + Ek
Cp2
VT Uвых
Rвх Ср1
R4
Uвх Rэ Сэ
В нем применяется метод подачи смещения наусилительный транзистор с помощью постоянного напряжения базы. Этот методобладает как достоинствами, так и недостатками. Он предусматривает применениена входе усилительного каскада делителя напряжения. Делитель состоит из двухсопротивлений Rд1 и R4 (рис.1). Этот метод подачи смещения обеспечивает высокуюстабильность положения рабочей точки и соответственно стабильный коэффициентусиления. Однако наличие сопротивления R4 приводит кзначительному снижению входного сопротивления, поэтому эти каскады с такимсмещением редко используются на входе усилителя, так как стабильность рабочейточки во входных каскадах не имеет существенного значения из-за малого входногосигнала, а требуется большое входное сопротивление, что этот каскад обеспечитьне может.
Для входных каскадов применяется второй способподачи смещения на базу постоянным током базы (рис.2).
Достоинством этого метода является более высокоевходное сопротивление, меньшее количество используемых деталей. Недостаткамиявляется меньшая стабильность положения рабочей точки, но для каскадов с малымвходным напряжением это не принципиально.
При изменениитемпературы окружающей среды положение рабочей точки транзистора изменяется,что приводит к его запиранию. Для ликвидации этого паразитного явленияиспользуются схемы стабилизации положения рабочей точки:
- эмиттернаястабилизация;
- коллекторнаястабилизация.
Эмиттернаястабилизация заключается в установке в эмиттерной цепи транзисторасопротивления Rэи емкости Сэ .
/>
Рисунок 2.Подача смещения постоянным током базы
+ Ek
Rб Rk
Cp2
Cp1
VT
Rвх
Uвх
Rэ Сэ
Коллекторнаястабилизация выполняется по следующей схеме:
/>
Рисунок 3.Коллекторная стабилизация
+ Ek
Rб1 Rб2 RkСр2
Ср1 Uвых
Uвх VT
Cб
Коллекторнаястабилизация проще, чем эмиттерная, однако имеет меньший диапазон стабилизациитока, поэтому применяется реже.
Схема усилителя с общим коллектором (эмиттерныйповторитель) (рис.4) часто применяется в качестве входного каскада усилителей.У этой схемы коллектор через очень малое внутреннее сопротивление источникапитания практически присоединен к корпусу, т.е на “землю”. Напряжение на базе Uбо=Uвх-Uвых следовательно у этогокаскада имеется глубокая ООС, поэтому коэффициент усиления по току оченьбольшой. Фаза выходного напряжения строго совпадает с фазой входногонапряжения.
К достоинствам этой схемы можно отнести:
— высокий коэффициент усиления по току;
— высокое входное сопротивление (из-за влиянияглубокой обратной связи);
— низкое выходное сопротивление;
/>
Рисунок 4.Эмиттерный повторитель
+ Ек
Rб
Ср1
VT
Cр2
Uвх
Rэ Uвых
В техслучаях, когда заданный коэффициент усиления или другие параметры невозможнополучить на одном каскаде применяется многокаскадные схемы. Число каскадовусилителя выбирается в зависимости от величины входного сигнала, выходного и необходимогокоэффициента усиления.
Общийкоэффициент усиления распределяется по каскадам по следующей формуле Kuj = К1 · К2·…· Кn,где n – число каскадов, Кn – примерный коэффициент одного каскада.
Распределениекоэффициентов усиления по каскадам представляет собой итерационную процедуру.
На основепроведенного анализа выбираем трехкаскадный апериодический усилитель рис.5.
Первый каскадэтого усилителя выполнен по схеме эмиттерного повторителя, второй и третий — однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером и эмиттернойстабилизацией, что позволяет достичь необходимого коэффициента усиления,необходимой стабилизации рабочей точки транзистора, используя при этомвозможное наименьшее количество радиоэлементов, что снизит стоимость изделия иуменьшит вероятность выхода его из строя.
/>
Рисунок 5.Трехкаскадный апериодический усилитель
+ Eк
R1 R3 R6 R7 R10
С6
С1 VT1 C2 VT2 C4 VT3 Rн
Uвых
Uвх
R2 R4 R5 C3 R8 R9 C5
2.РАСЧЕТ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ НИЗКИХ ЧАСТОТ
Необходиморазработать усилитель низкой частоты со следующими параметрами:
· напряжениевходного сигнала Uвх = 25 мВ;
· входноесопротивление усилителя Rвх > 2000 Ом;
· коэффициентусиления по напряжению КU>130;
· сопротивлениенагрузки усилителя Rн = 800 Ом;
· нижняячастота полосы пропускания fH = 20 Гц;
· верхняячастота полосы пропускания fB = 16 кГц;
· коэффициентнелинейных искажений Мн = 1,1
Предварительныйрасчет
Рассчитаеммощность сигнала на входе усилителя:
Рвх= U2вх/ 4 Rг, (2.1)
где Uвх – действующее значениенапряжения источника сигнала
Rг – внутреннеесопротивление источника сигнала
Рвх= (25·10-3)2 /4·800 = 0,000000195 Вт
Рассчитаеммощность сигнала на выходе усилителя:
Рвых= U2вых .m/ 2 Rн, (2.2)
Выходноенапряжение можно рассчитать по формуле:
Uвых.m = Uвх √2·KU (2.3)
Uвых.m = √2· 25·10-3·130= 4,59 В
Подставим вформулу 2.2 найдем мощность на выходе
Рвых= 4,592/ 2·800 = 0,013 Вт = 13 мВт.
Коэффициентусиления по мощности рассчитаем по формуле:
КР общ= Рвых / Рвх (2.4)
КР общ =0,013 /0,000000195 = 66666,6
КР общдБ = 10lg КР общ (2.5)
КР общдБ = 10lg66666,6 = 48,24 дБ
Определяемориентировочно число каскадов и составляем структурную схему усилителя:
m = КР общ дБ /20 (2.6)
m = 48,24 /20 = 2,4
полученноезначение округляем до ближайшего целого числа в сторону увеличения, и принимаемколичество каскадов равное 3.
Предварительновыбираем схему выходного каскада, тип усилительных приборов и ориентировочнуювеличину коэффициента усиления.
Рассчитаемвыходное напряжение усилителя:
Uвых = Uвх ·KU (2.7)
Uвых = 130 ·25·10-3= 3,25 В
Рассчитаемнапряжение коллекторного питания усилителя:
Ек= Uбэр + 2·Uвых+0,1 Ек (2.8)
Ек= (0,45+2·3,25) / 0,9 = 7,72 В
Принимаемстандартное ближайшее напряжение – 9 В
Так, как 3каскада то распределяем общий коэффициент усиления по каскадам:
КU = KU1·KU2·KU3 = 1·20·6,5 = 130 (2.9)
Принимаем KU1
2.1 Расчетвыходного каскада
В качестве выходного каскада выбираем каскад с общим эмиттером исмещением постоянным напряжением базы. Схема каскада представлена на рис. 6
/>/>/>+Ek
/>/>R7 R10 C 6
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>C4
/>/>/>/>/>VT3
/>/>/>/>/>/>/>/>/>R8 R9 C5 Uвых
/>
Рисунок 6Выходной каскад усилителя
Используем вэтом усилителе транзистор КТ315 А, так как его характеристики (таблица 2.1)удовлетворяют предъявленным требованиям.
Таблица 2.1Параметры биполярного транзистора КТ 315 А.
Ik max, mA
Uкэmax, B
Ukб, B
Uэб, B
P max, mBт
h 21э
Uk, B
Ik, mA
Ikб0, мкА
F гр, МГц
Ск, пФ 100 20 10 5 150 30..120 10 1 1 250 7
Проведемдинамическую характеристику транзистора КТ 315 А на его выходной характеристике
IКР = 5 мА, Iбр = 0,1 мА, Uкэр = 5 В, Uбр = 0,45 В
Ек= 9 В.
· Рассчитаемсопротивление нагрузки коллектора: R10
R10= (Ек — Uкэр ) / IКР= (9-5) / 5·10-3= 800 Ом (2.10)
Выберемближайшее стандартное сопротивление: R10 = 820 Ом
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R10:
Р R10 = R10· IКР2 = 820·(5·10-3)2= 0,0205 Вт (2.11)
Округляемнайденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R10 = 0,125 Вт
Выберем типрезистора – МЛТ.
· Рассчитаемсопротивление R9,включенное в цепь эмиттера для температурной стабилизации:
R9 = 0,1 Ек / IКР = 0,1·9 / 5·10-3= 180 Ом (2.12)
Принимаем R9 = 180 Ом
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R9:
Р R9 = R9· IКР2 = 180·(5·10-3)2= 0,0045 Вт (2.13)
Округляемнайденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R9 = 0,125 Вт
· Определимнапряжение смещения и ток на базе по графику
· Рассчитаемсопротивление делителя:
R7 = (Ек — Uбэр — U R9)/ (Iд+Iб),
где (2.14)
U R9 = IКР· R9 = 5·10-3·180 = 0,9 В (2.15)
Iд = (2…5) Iб = 5·0,1·10-3 = 0,5 мА (2.16)
Тогда из 2.14 R7 :
R7 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10-3 = 12750 Ом
Принимаем ближайшее значение R7 = 13000 Ом или 13 кОм
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R7:
Р R7 = R7· Iд2 = 13·103·(0,5·10-3)2 = 0,003 Вт (2.17)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения РR7 = 0,125 Вт
· РассчитаемR8:
R8 = (Uбэр + U R9)/ Iд = (0,45+0,9)/0,5·10-3 = 2700 Ом (2.18)
Принимаем ближайшее значение R8 = 2,7 кОм
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R8:
Р R8 = R8· Iд2 = 2,7·103·(0,5·10-3)2 = 0,000675Вт (2.19)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения РR8 = 0,125 Вт
· Выражениедля расчета емкости контура выводится из следующих предпосылок:
ХСр1≤ Rвх; (2.20)
1/ (ώн·Ср) = Rвх /10 (2.21)
С6 = 10/2πfн Rн√m2H – 1 (2.22)
С6 = 10/2·3,14·20·800·√1,052-1 = 0,00031 Ф = 310мкФ
Округлим до ближайшего стандартного значения С6= 300 мкФ
· РассчитаемС5:
С5 = 10/2πfн R9 (2.23)
С5 = 10/2·3,14·20·180 = 0,000442 Ф = 442 мкФ.
Принимаем ближайшее значение С5 = 430 мкФ
· Длякаждого конденсатора С5 и С6 найдем напряжение:
UС5 = 1,5..2 Uср (2.24)
Uср = R9·Iкр = 180·5·10-3 = 0,9 В (2.25)
UС5 = 2 Uср = 2·0,9 = 1,8 В
UС6 = 1,5..2 Ек (2.26)
UС6 = 2·9 = 18 В
Принимаем UС5 = 3 В, UС6 = 25 В.
· Найдемвходное сопротивление выходного каскада:
Rвх.п = RвхR 7/8 / (Rвх+ R 7/8)(2.27)
Rвх = h11э+ R10/Н(1+h21э) (2.28)
R10/Н = RН R10/(RН+ R10) (2.29)
R10/Н = 404,94 Ом
R 7/8 = 2,2·103 Ом
Rвх = 15053,14 Ом
Rвх.п = 1,9 кОм
· Вычислимзначение емкости конденсатора С4:
С4 = 10/1,9·103·2·3,14·20·√1,032-1 =0,000169 Ф = 169 мкФ
Принимаем С4 = 160 мкФ, напряжение питания такое же как и С6
· Рассчитаемкоэффициент усиления этого каскада:
КU3 = h21э minRвых3 / Rвх3 = 30·800/ 1,9·103= 12,63 (2.30)
2.2 Расчетпредусилительного каскада
IКР = 5 мА, Iбр = 0,1 мА, Uкэр = 5 В, Uбр = 0,45 В
Ек= 9 В.
· Рассчитаемсопротивление нагрузки коллектора: R6
R6= (Ек — Uкэр ) / IКР= (9-5) / 5·10-3= 800 Ом (2.31)
Выберемближайшее стандартное сопротивление: R6 = 820 Ом
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R6:
Р R6 = R6· IКР2 = 820·(5·10-3)2= 0,0205 Вт (2.32)
Округляемнайденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R6 = 0,125 Вт
Выберем типрезистора – МЛТ.
· Рассчитаемсопротивление R5,включенное в цепь эмиттера для температурной стабилизации:
R5 = 0,1 Ек / IКР = 0,1·9 / 5·10-3= 180 Ом (2.33)
Принимаем R5 = 180 Ом
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R9:
Р R5 = R5· IКР2 = 180·(5·10-3)2= 0,0045 Вт (2.34)
Округляемнайденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R5 = 0,125 Вт
· Определимнапряжение смещения и ток на базе по графику
· Рассчитаемсопротивление делителя:
R3 = (Ек — Uбэр — U R5)/ (Iд+Iб), где (2.35)
U R5 = IКР· R5 = 5·10-3·180 = 0,9 В (2.36)
Iд = (2…5) Iб = 5·0,1·10-3 = 0,5 мА (2.37)
Тогда из 2.35 R3 :
R3 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10-3 = 12750 Ом
Принимаем ближайшее значение R3 = 13000 Ом или 13 кОм
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R3:
Р R3 = R3· Iд2 = 13·103·(0,5·10-3)2 = 0,003 Вт (2.38)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения РR3 = 0,125 Вт
· РассчитаемR4:
R4 = (Uбэр + U R5)/ Iд = (0,45+0,9)/0,5·10-3 = 2700 Ом (2.39)
Принимаем ближайшее значение R4= 2,7 кОм
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R4:
Р R4 = R4· Iд2 = 2,7·103·(0,5·10-3)2 = 0,000675Вт (2. 40)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения РR4 = 0,125 Вт
· Выражениедля расчета емкости контура выводится из следующих предпосылок:
ХСр1≤ Rвх; (2.41)
1/ (ώн·Ср) = Rвх /10 (2.42)
С2 = 10/2πfн Rн√m22 – 1 (2.43)
С2 = 10/2·3,14·20·1,9·103·√1,032-1 =0,000169 Ф = 169 мкФ
Округлим до ближайшего стандартного значения С2= 160мкФ
· РассчитаемС3:
С3 = 10/2πfн R5 (2.44)
С3 = 10/2·3,14·20·180 = 0,000442 Ф = 442 мкФ.
Принимаем ближайшее значение С3 = 430 мкФ
· Длякаждого конденсатора С5 и С6 найдем напряжение:
UС3 = 1,5..2 Uср (2.45)
Uср = R5·Iкр = 180·5·10-3 = 0,9 В (2.46)
UС3 = 2 Uср = 2·0,9 = 1,8 В
UС2 = 1,5..2 Ек (2.47)
UС2 = 2·9 = 18 В
Принимаем UС3 = 3 В, UС2 = 25 В.
· Рассчитаемкоэффициент усиления этого каскада:
КU2 = h21э minRвых2 / Rвх2 = 30·1,9·103/ 1,9·103 = 30 (2.48)
2.3 Расчетвходного каскада
Входной каскад выполним по схеме эмиттерного повторителя,транзистор возьмем такой же.
· Рассчитаемсопротивление R2
R2= (Ек – Uкр )/ Iкр = (9-5) /5·10-3 = 800 Ом (2.50)
Принимаем R2 = 820 Ом
· Рассчитаемрассеиваемую мощность на резисторе R6:
Р R2 = R2· IКР2 = 820·(5·10-3)2= 0,0205 Вт (2.51)
Округляемнайденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R2 = 0,125 Вт
· Рассчитаемсопротивление R1:
R1= (Ек — IэRэ – Uбэр)/ Iб = (9-51·103·10-3-0,45)/ 0,1·10-3 = 34500 Ом (2.52)
· Rэ= Uкэр/ IКР = 5/5·10-3 =1·103 (2.53)
· Iэ= IКР+ Iб = 5·10-3+0,1·10-3= 5,1·10-3
· ПринимаемR1= 36 кОм
· Рассчитаеммощность на R1:
Р R1 = R1· Iб2 = 36000·(0,1·10-3)2 = 0,00036 Вт (2.54)
· Входноесопротивление ЭП:
Rвх = h11э+ R2/вх2(1+h21э) (2.55)
R2/вх2 = R2Rвх2/ R2+Rвх2 = 572,79 Ом
h11э = ΔUбэ/Δ Iб (2.56)
h11э = 2500
Rвх =2500+572,79(30+1) =20256,5 Ом
· Рассчитаемзначение емкости С1:
С1 = 10/20256,5·2·3,14·20·√1,022-1 = 0,0000195 Ф= 19,5 мкФ. (2.57)
Принимаем С1 = 20 мкФ
· Рассчитаемкоэффициент усиления этого каскада:
КU1 = Rвх-h21э min / Rвх = (20256,5-2500)/20256,5 = 0,87 (2.58)
КU = 0,87·30·12,63 = 328,8
Полный коэффициент усиления значительно превосходит заданный, чтоудовлетворяет поставленному условию.
2.4 Выбор типов стандартных комплектующих
Для разработанного усилителя низкой частоты выбираем следующиетипы стандартных комплектующих электрорадиоэлементов.
Сопротивления от R1-R1, выбираем типа МЛТ. Расчетные величины округленны до стандартныхзначений по шкале Е24. Расчетные величины рассеиваемой на сопротивлениях мощностиокругленны до стандартных значений.
Конденсаторы от С1 до С6 выбираем типа К53. Разделительныеконденсаторы С1, С2, С4, С6 будут не полярные, Конденсаторы С3, С5 будутполярными. Рабочее напряжение конденсаторов выбрано стандартное с коэффициентомнагрузки не более 0,5
В качестве усилительных элементов взяты биполярные транзисторыкремниевые типа п-р-п КТ315 А.
Перечень ссылок
1. В.А.Скаржепа,А.Н.Луценко «Электроника и микросхемотехника» часть 1, К «Вища школа», 1989 г.
2. В.Г.Гусев,Ю.М.Гусев «Электроника»изд.2, Москва «Высшая школа»,1991 г.
3. Р.М.Терещук«Полупроводниковые приемно-усилительные устройства, справочник радиолюбителя,изд.4 Киев, «Наукова думка»,1989
4. Б.Г.Гершунский,«Основы радиоэлектроники и микроэлектроники», изд.3, К.: «Вища школа»,1987 г.
5. Г.И.Изъюрова,Г.В.Королев «Расчет электронных схем» учеб.пособие для вузов, М.: Высшая школа,1987 г.