Зміст
.
Завдання
……………………………………………..
3
ст
.
Вступ
…………………………………………………..
4
ст
.
Розрахунково-пояснюавльна записка
……..
7
ст
.
Специфікація………………………………………….
16
ст
.
Графічна частина
…………………………………
18
ст
.
Аналіз і висновки
……………………………..
20
ст
Використаналітература
………………………..
22
ст
Завдання:
№ варіанта
Режим роботи
Рвх.
Вт
Кг, %
mН=mв
дБ
fH,
Гц
fB,
кГц
RН,
Ом
Тр.н.с..
С°
5
А
2,0
3,5
2,0
120
16
12
33
Завдання на курсову роботу передбачає:
1) Вибір типу транзисторів тасхеми їх включення.
2) Визначення найбільшої потужності,яка виділяється в транзисторі.
3) Розрахунок режимів роботитранзисторів по постійному і змінному струму.
4) Визначення напруги джерелаживлення підсилювача
5) роботи.
6) Визначення коефіцієнтапідсилення плеча каскаду по напрузі і потужності.
7) Розрахунок коефіцієнтанелінійних спотворень вхідного сигналу.
8) Визначення номінальних значеньелементів схеми підсилювача і вибір 'їх типу.
9) Електричнийрозрахунок трансформатора у вихідному колі підсилювача.
Зміст
Вступ
Підсилення електричнихсигналів– один з видів перетворення електромагнітноїенергії, який відноситься до процесів її керування. Пристрій, який призначенийдля керування електричною енергією, для збільшення її потужності називаютьпідсилювачем.
Структурна схема підсилювача має вигляд:
Вхідне коло підсилювача– коло підсилювача, до якоговмикається джерело керованої енергії, якехарактеризується миттєвим значенням ЕРС (Еі) і внутрішнім опором (Zі).
Підсилювальний елемент– активний елемент електричного кола, який має управляючу властивість(транзистори, ЕВП, ІМС).
Вихідне коло– коло підсилювача, до якого підмикається навантаження, яке взагальному випадку носить комплексний характер.
Джерело живлення –джерело керуючої енергії, яка петворються підсилювальним елементом в енергіюпідсилювальних сигналів. Найчастіше в якості джерела живлення використовуютьгальванічні елементи.
Підсилювачі класифікують за такимиознаками:
Ø За характером підсилювальногосигналу:
- підсилювачі гармонічних сигналів;
- підсилювачі дискретних сигналів.
Ø По діапазону підсилювальнихчастот:
- підсилювачі постійного струму;
- підсилювачі змінного струму.
Ø За видом електричнихпараметрів підсилювального сигналу:
- підсилювачі струму;
- підсилювачі напруги;
- підсилювачі потужності.
Ø По типу підсилювальнихелементів:
- транзисторні;
- ІМС;
- електровакуумні.
Ø По типу підсилюваних сигналів:
- аперіодичні;
- резонансні.
Ø По призначенню:
- телевізійні;
- радіомовні;
- радіотрансляційні;
- вимірювальні.
Властивості підсилювачівхарактеризуються технічними показниками, які регламентуються відповіднимистандартними. Число технічних показників визначається пизначенням підсилювача.
До основних технічних показниківвідносяться:
Ø вхідні/вихідні праметри;
Ø ККД і споживана потужність;
Ø коефіцієнт підсилення;
Ø амплітудна характеристика ідинамічний діапазон;
Ø лінійні і нелінійніспотворення;
Ø перехідні спотворення;
Ø шуми.
Підсилювачем потужностіназивається підсилювач в якому вихідна потужність підсиленого сигналуспіврозмірна з потужністю, яка підводиться до колекторного кола підсилювача відджерела живлення.
Підсилювальний каскад– це сукупність підсилюваль-них елементів з усіма додатковимиелементами, які забезпечують заданий режим роботи.
Принцип підсилення підсилювальнимкаскадом на біполярних транзисторах полянає в тому, що підсилення напруги,струму або вихідної потужності відбувається за рахунок частини енергії абопотужності джерела живлення по постійному струму.
Потужнім каскадом прийнято вважати каскадв якому транзистори віддають в навантаження потужність, близьку до максимальноможливої. Основними вимогами, які ставляться до потужних вихідних каскадів, єодержання необхідної потужності в навантаженні і її максимальний коефіцієнткорисної дії при допустимих спотвореннях сигналу. Вимога максимального ККД маєнайбільше значення для підсилювачів з живленням від автономних джерел.Максимальне підсилення – другорядна вимога, оскільки необхідне підсилення можебути одержане в інших каскадах.
Транзистори, які стоять в підсилювачахпотужності можуть працювати в режимах класів А, В, АВ.
Режим А – це такий режим, при якому робоча точка знаходиться посередині лінійної частини прохідної характеристики. Амплітуда вихідного струмузмінюється напротязі повного періоду підсилювального сигналу. Тобто кутвідсікання θ=180°
Режим В – режим з такою відсічкою, при якій вихідний струм течепрактично тільки напротязі півперіода сигналу θ=90°. При цьому робоча точка лежить напочатку прохідної характеристики.
Режим АВ – проміжний режим, при якому вихідний струм протікаєнапротязі більш, як одного півперіоду. Кут відсікання лежить в межах 30° θ °
Вибір режиму здійснюється прикладеннямвідповідної напруги між базою та емітентом. В режимах класів АВ і В можутьпрацювати тільки двотактні каскади.
Однотактні вихідні каскади застосовуютьсядеколи в підсилювачах з малою вихідною потужністю, оскільки їх ККД не перевищує40%
Трансформаторні двотактні вихідні каскадив основному використовуються в режимі АВ, при якому ККД перевищує 50%. В цьомурежимі втрати енергії джерелом живлення досить малі при відсутності сигналу іпідвищується з підвищенням рівня сигналу, а рівень нелінійних спотвореньбільший, ніж при роботі в режимі класу А.
РОЗРАХУНКОВО–ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
І. Вибір типутранзистора:
1) Вихідна (коливальна) потужність сигналу вколекторному колі трансформатора:
[Вт],
де ηт=0,8 – ККД вихідноготрансформатора.
2) Потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора:
де ηА=0,45 – ККДколекторного кола транзистора в режимі роботи А (лежить в межах 0,4¸0,45).
3) Максимальна потужність яка розсіюється на колекторі транзистора зврахуванням температури навколишнього середовища:
де Рkmaxp. – максимально допустима розрахункова потужність транзистора,який вибирається.
Трмах=+850С– максимальна температура колектор-ного переходу для германієвих транзисторів.
Трном=+200С – номінальна температура, при якій значенняпотужності, яка розсіюється на колекторі транзистора максимальна.
Тдс=+330С– температура довколишнього середовища
4) Розрахункове значення граничної частоти транзистора длясхеми з спільним емітером:
],
де Мв – визначається увідносних одиницях: Мв=Мн(дБ)=20lgМв
Мв=Мн=
5) Вибираємо тип транзистора виходячи з умов:
Вибрав транзистор ГТ403А:
fh21e=1000 кГц;
Pk max=4 Вт (з тепловідводом).
Так, як умова Pk maxр≤ Pk maxвиконується тільки при наявності тепловідводу, то проводжу розрахунок поверхні охолодженнярадіатора:
2],
де RTT=150С/Вт — величина теплового опоруколекторного переходу.
6) Тип вибраного транзистора та параметри вибраноготранзистора:
Pk max=4 Вт (з тепловідводом);
fh21e=1000 кГц;
Uke max=30 В;
h21e=20¸60;
Ik max=1,25 А;
RTT=150С/Вт
ІІ. Розрахунок режиму роботи транзистора по
постійномуструму:
1) Напругана колекторі транзистора в режимі спокою:
Uke0=(0.3¸0.5)Uke max = 0,3∙20 = 6 [B]
2) Напругаджерела живлення:
Ek=2.25Uke0= 2.25∙6 = 13.5[B]
3) Величинаколекторного струму в режимі спокою:
[A]
4) Побудова ЛН_на вихідних статичних характеристиках транзистора і визначчення координатиробочої точки: {Ik0; Uke0; Іб0} (див. графічну частину РИС.1):
Uke0=6 B;
Ik0=0.46 A;
Iб0≈23 mA.
5) Величинаемітрногоструму в режимі спокою:
Ie0=Ik0+Iб0=0.46+23=23∙10-3+0.46=0.483[A]≈0.5 [A]
ІІІ.Розрахунокрежиму роботи транзистора
по змінному струму:
1)Опірколекторного навантаження по змінному струму для одного плеча схеми:
м]
2)Спад напруги на Rк~:
URk~=Ik0∙Rк~= 0.46∙14.4 = 6.6 [B]
3)Напруга між колектором і емітером транзистора:
Uke~=Uk0+URk~= 6+6.6= 12.6 [B]
4)На РИС.1 наносимо точки {0, Uke~} та {Ik0, Uke0}.
5)За графіком на РИС.1 визначаємо мінімальнеі максимальне значення вихідного струму та напруги транзистора:
Ik min=2.0 mA;
Ik max=0.88 A;
Uke max=12.6 B;
Uk min=2.0 B
IV. Визначенняпотужності сигналу, яка віддається транзисторами у вибраному режимі їх роботи:
1)Потужність, яку віддає транзистор у вибраномурежимі роботи:
Pk~=0.125∙(Ik max — Ik min)2∙Rk~=
=0.125∙(0.88-2)2∙14.4 = 2,26 [Bт]
2) Перевірка виконанняумови:
Pk~≥P~.
2.26>1.25 [Вт]
(умова виконується)
V. Визначення коефіцієнта підсилення плечакаскаду по напрузі і потужності:
1)На вхідній динамічній характеристиці транзистора відкладаємо відповіднікоординати робочої точки і граничних точок (див графічну частину РИС.2):
{Iб0;Uбe0}, {Iб max;Uбe max}, {Iб min;Uбe min}
Iб0 = 23 mA;
Uбe0 = 0.47 B;
Iб max = 64 mA;
Uбe max = 0.68 B;
Iб min = 2 mA;
Uбe min = 0.17 B.
2) Амплітуднізначення вхідного струму та напруги:
3)Вхіднийопір транзистора по змінному струму:
4)Потужністьна вході підсилювача:
5)