Задание на курсовое проектирование

Рн=13 Вт

Rн=10 Ом

Кu=2300

Rc=2.2 кОм

S=3

Tmax=50°C

fн=120 Гц

fв=35000Гц

Ксгл=800

Выходной каскад усилителя

В качестве выходных каскадов (усилителей мощности) широкое применение получили как трансформаторные, так и бестрансформаторные усилители. Современные усилители небольшой мощности выполняют по бестрансформаторной схеме, что позволяет уменьшить габариты, массу, стоимость и расширить полосу пропускания устройства. Так как выходные каскады являются основными потребителями энергии источников питания, они работают в режиме класса В или класса АВ, обеспечивая высокий КПД. При этом для уменьшения нелинейных искажений применяют двухтактные схемы. Такие схемы выполняют на комплементарных транзисторах; схема представляет собой соединение двух эмиттерных повторителей, работающих на общую нагрузку rh. Режим по постоянному току, соответствующий режиму работы класса АВ, обеспечивается делителем R1-VD-R2. Сопротивление диода создает необходимое напряжение по постоянному току между базами транзисторов VT1 и VT2, а также выполняет функции элемента схемы термокомпенсации.

Исходные данные:

Рн = 13 Вт, Rн = 10 Oм. Транзистор выбираются по допустимой мощности рассеяния на коллекторе.

PKmax и максимальной амплитуде коллекторного тока IKmax:

На основе этих условий выбираем комплементарную пару:

КТ817В (Si n-p-n; в = 25…45; Ikmax=3A; Pkmax=25Вт)

КТ816В (Si n-p-n; в = 25…40; Ikmax=3A; Pkmax=25Вт)

Напряжение источника питания находим из условия:

Выбираем EП=40 В

На входной характеристике транзистора построим нагрузочную прямую по двум точкам:

Из входной, выходной и сквозной характеристик определяем следующие значения:

Коэффициент нелинейных искажений по 3-й гармонике без учёта ООС:

Глубина обратной связи:

,

где g21 - усредненная крутизна характеристики транзистора,

F = 51

C учётом действия ООС коэффициент нелинейных искажений по третьей гармонике:

Коэффициент нелинейных искажений по второй гармонике:

,

где х = 0.5 - коэффициент асимметрии.

Коэффициент нелинейных искажений с учетом ООС:

Полный коэффициент нелинейных искажений усилителя:

Сопротивления резисторов R1 и R2 принимают равными:

где - ток делителя, определяемый по ВАХ диода.

Выбираем резисторы из стандартного ряда: R1 = R2 = 750 Ом.

Входное сопротивление каскада:

где - сопротивление делителя по переменному току

- усреднённая входная проводимость транзистора

Амплитуда напряжения и тока входного сигнала каскада:

,

Коэффициент усиления напряжения выходного каскада:

Ёмкость разделительного конденсатора:

где Mн = 0.707 - коэффициент частотных искажений.

Эмиттерный повторитель напряжения

Эмиттерный повторитель напряжения представляет собой УК на БПТ с ОК. ЭПН обладает малым выходным сопротивлением и высоким входным сопротивлением. В связи с этим такой каскад часто применяют в качестве согласующего, который включают между низкоомной нагрузкой, являющейся, например, выходным каскадом усилителя, и каскадом предварительного усилителя. Базовая схема ЭПН и его эквивалентная схема приведены на рис.2.1 рис.2.2.

В схеме ЭПН выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора, близко по значению входному напряжению и совпадает с ним по фазе. Резистор Rэ в схеме с ЭПН выполняет ту же функцию, что и резистор Rk в УК о ОЭ - создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, управляемого по выходной цепи базы. Конденсаторы С 1 и С2 - разделительные, предназначены для пропускания переменной составляющей сигнала. Резисторы R1 и R2 предназначены для задания режима покоя каскада. Задаваемое смещение обеспечивает протекание коллекторного тока в течение полного периода входного сигнала. Резисторы R1 и R2 выбраны так, что в отсутствие входного сигнала потенциал базы равен примерно половине напряжения источника питания. Точку покоя устанавливают так, чтобы на выходе формировался максимально симметричный сигнал (без ограничений и срезов). Это зависит от соотношения сопротивления плеч делителя R1-R2.

Высокое входное сопротивления является одним из важнейших преимуществ каскада с ЭПН. Высокое входное сопротивление требуется в случае применения каскада в качестве согласующего звена при работе от источника входного сигнала, имеющего большое внутренне сопротивление.

Исходные данные:

=199 Ом

U= 8 B

I= 66мА

Выбираем транзистор:

Выбираем КТ503А( Si n-p-n в=40... 120 Ik max=300мА Рk max=0.5Вт)

Точку покоя устанавливают так, чтобы на выходе формировался максимально симметричный сигнал (без ограничений и срезов). Это зависит от соотношения сопротивлений плеч делителя R1 - R2.

Из входной и выходной характеристик определяем следующие значения:

в = 40

Сопротивление Rэ:

Сопротивление входной цепи транзистора:

Сопротивления плеч делителя R1 - R2 найдём из следующих условий:

где: Получим:

Условие температурной стабилизации выполняется:

Далее рассчитываем входное сопротивление каскада:

Выходное сопротивление каскада несложно получить, рассматривая эквивалентную схему рис.2.2 со стороны выходных зажимов:

Поскольку значение rэ невелико, то выходное сопротивление каскада мало. Это свойство ЭПН используют, когда необходимо согласовать выходную цепь усилителя с низкоомной нагрузкой.

Коэффициент усиления напряжения находится по выражению:

Значения разделительных емкостей С1 и С2:

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >