Рязанська державна радіотехнічна академія
Контрольна робота
"Транзисторний безтрансформаторною каскад підсилювача"
Виконав:
Перевірив:
Рязань
Завдання: Розрахувати транзисторний безтрансформаторною каскад підсилювача з коефіцієнтом корисної дії h> 50% згідно з вихідними даними:
1. 2 х тактний підсилювач потужності;
2. Обгрунтувати вибір схеми підсилювача;
3. Визначити типи транзисторів і площі радіаторів;
4. Побудувати навантажувальні прямі;
5. Розрахувати значення елементів принципової схеми;
6. Розрахувати коефіцієнт корисної дії;
7. Побудувати наскрізну динамічну характеристику;
8. Розрахувати частотні спотворення методом 5-й ординат.
Вихідні дані :
1. Діюче значення напруги джерела сигналу E ген = 3.2 [У];
2. Опір джерела сигналу R ген = 50 [Ом];
3. Нижня межа робочої смуги посилення F н = 900 [Гц];
4. Верхня межа робочої смуги посилення F в = 812 [КГц];
5. Допустимий коефіцієнт частотні спотворень M н = 1.1 M в = 1.2;
6. Опір навантаження підсилювача R н = 4.7 [Ом];
7. Паразитна ємність навантаження Cн = 20 [нФ];
8. Напруга харчування Uпит = -25 [В] (Полярність харчування відносно загального проводу [корпуса]);
9. Діюче значення напруги сигналу в навантаженні підсилювача Uн повинно бути максимально можливим при заданому Uпит;
10. Діапазон робочих температур Tн = +5 В° C tв = +50 В° C;
В якості підсилювачів потужності широке застосування отримали як трансформаторні, так і Безтрансформаторні підсилювачі. Сучасні підсилювачі невеликий потужності (до декількох десятків ватів) виконують по трансформаторній схемі, що дозволяє зменшити габарити, масу, вартість і розширити смугу пропускання пристрої.
Безтрансформаторні каскади працюють в режимі В, забезпечуючи високий ККД. При цьому для зменшення нелінійних спотворень застосовують двотактні схеми. Такі схеми виконують на компліментарних транзисторах, що спрощує схемні побудови рис 1. Зі збільшенням вихідної потужності пристрою у виборі типів компліментарних транзисторів, які долаються шляхом вкличенія безпосередньо на його виході більш потужних транзисторів однаковою провідності рис 2. Схема рис 1.
Являє собою з'єднання двох емітерний повторювачів, які працюють на загальну навантаження Rн. Режим по постійному струму, відповідний режиму роботи А-В, забезпечується дільником R1ДR2. Опір діода створює необхідну напругу між базами транзисторів T1 і T2.
Отримання потужних вихідних коливань при високому ККД виключає використання малосигнальних параметрів (системи H, Y, Z типів) транзисторів в процесі проектування, тому всі основні розрахунки ведуть за статичним характеристикам транзисторів на середніх частотах.
Для розрахунків виберемо схему рис 1. тому вона легше в розрахунках і з за труднощів побудови наскрізних характеристик у схемі рис 2.
Рис 1.
Рис 2.
Визначення типів транзисторів:
Тип транзистора визначають виходячи з нижчеперелічених вимог.
1. Визначимо напруга джерела живлення для кожного плеча схеми.
2. Визначимо потужність отдавемую в навантаження.
3. Визначаємо необхідну амплітуду струму колектора.
4. Середнє значення струму колектора в режимі В.
5. Потужність споживана кожним з транзисторів.
6. Потужність розсіюється на колекторі транзистора.
7. Необхідна гранична частота транзисторів.
Виберемо типи транзисторів наприклад КТ819А (npn) і КТ818А (P-n-p) мають:
Iкмакс = 10 А; h21е = 15; Fгр = 3 Мгц; Допустима температура навколишнього середовища: - 40 ... +100 В° C.
Pкмакс = 60 Вт При tк> 25 В° С потужність зменшується лінійно на 0.015 Вт/В° С для корпуса ТО-220
Побудуємо навантажувальні прямі.
На вихідний характеристиці через точки E1 = Uке = 12.5 В; Ік = 0 і Uке = 0 В; Ік = E1/Rн = 12.5/4.7 = 2.66 A проведемо навантажувальну пряму постійного струму.
Для побудови навантажувальної прямої змінного струму необхідно розглянути залежність модуля вихідного опору від частоти. Розділовий конденсатор Сp впливає тільки на низьких частотах (його беруть досить великим) він на вихідний опір впливає дуже мало, а Сн = 20 пФ включене паралельно Rн буде впливати на високих частотах. Запишемо вихідний опір у вигляді Zн = Rн/(1 + j В· w В· Cн В· Rн), де t = Cн В· Rн постійна часу вихідного ланцюга.
Знайдемо модуль Zн і побудуємо його залежність від частоти рис 3. З малюнка видно, що модуль Zн падає на верхній межі робочої смуги посилення Fв = 812 кГц до Rнпер = 4.2378 Ом від початкового значення Rн = 4.7 Ом. Враховуючи це для побудови навантажувальної прямої змінного струму потрібні 2-е точки E1 = Uке = 12.5 В; Ік = 0 і Uке = 0 Ік = E1/Rнпер = 12.5/4.2378 = 2.95. Побудова навантажувальних прямих показано на рис 4. З побудови видно, що
Рис 3.
Рис.4.
На вихідний характеристиці визначаємо Ікс = 0.05Imax = 0.122 відзначаємо положення робочої точки. Побудувавши трикутник через точки AR P.T. переконуємося в можливості отримання заданої вихідної потужності Pвих = [11.025 * (2.45-0.122)]/2 = 12.833 Вт Відзначимо положення Р.Т. на вхідний характеристиці рис.5. Перенесемо точки ABCDE на вхідну характеристику для побудови СДХ.
Розрахуємо ККД каскаду.
Рис.5.
За вхідний і вихідний характеристиці визначаємо усереднену крутизну
g21 = Iкmax/Umaxбе = 2.45/0.3 = 8.167 Cм.
І усереднену вхідну провідність:
g11 = Iбmax/Umaxбе = 0.06/0.3 = 0.2 Cм.
Расчитаем глибину ООС F = 1 + g21 * Rн F = 1 +8.167 * 4.7 = 39.385
Використовуючи вхідні і вихідні характеристики побудуємо таблицю CДХ по точках A, B, C, D, E.
Е іст = U бе + I б * R іст
Точки
I до , А
I б , мА
U бе , В
Е іст , В
R іст , Ом
А
2.449117
60
1.0448
4.045
50
B
2.1507
50
1.0041
3.504
50
C
1.8001
40
0.96042
2.96
50
D
1.40001
30
0.9133
2.413
50
|
