Найдем напряжение на входе предоконечного каскада:

На транзисторе VT4 и на сопротивлении обратной связи происходит падение напряжение:

UБ0=UБЭ0+UR14 ;

UR14=IЭ0·R14 ;

Так как IЭ0≈IК0 , то

UR14=IК0·R14=42,5·10-3·47=1,99 В.

По входной статической ВАХ транзистора определяем, что UБЭ0=0,73 В.

UБ0=0,73+1,99=2,72 В

Ток делителя выразим из предположения, что он гораздо больше тока базы:

По линейке номиналов подбираем R12=390 Ом.

По линейке номиналов подбираем R11=560 Ом.

Произведем перерасчет тока делителя с учетом выбранных номиналов резисторов R11 и R12:

Так как входное сопротивление предоконечного каскада представляет собой параллельное включение сопротивления транзистора VT4, R11 и R12.

найдем IБ – амплитуду тока базы;

IБ= IБ max - IБ min=(1,12-0,5)·10-3=0,62 мА

рассчитаем сопротивление транзистора:

с учетом обратной связи сопротивление транзистора VT4:

Обеспечение рабочей точки транзисторов оконечного каскада осуществляется с помощью диода, включенного в прямом направлении.

Выбор диода производим исходя из следующих условий:

,

где – напряжение на диоде, – напряжение смещения.

Напряжение смещения находим из проходной характеристики транзистора оконечного каскада:

 В

Выбираем диоды Д229А в количестве 4шт со следующими параметрами:

Uпр=0,4 В; Iобр=50 мкА; Uобр=200 В; Iпр=400 мА;

3.2 Расчет промежуточного каскада усилителя

Так как сквозной коэффициент усиления равен 134,1 а коэффициент усиления предоконечного каскада равен 4,95.

Для получения заданного коэффициента усиления нам необходим каскад предварительного усиления с коэффициентом усиления Ku=5,2 и входной каскад с коэффициентом усиления Ku≤1.

Выберем транзистор КТ315В

Его основные параметры:

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ, h21э=30…120

Постоянный ток коллектора, Iкмах= 100 мА

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер, Uкэмах=40В

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора 150 мВт

Обратный ток коллектора IК об=1 мкА

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при IК=20 мА Uнас=0,4 В.

Емкость коллектора CК=7 пФ

Постоянная времени цепи обратной связи τОС=300 пс.

Введем ограничение по току: пусть IК max=150 мА.

Uкэmin возьмем больше Uнас=0,4. Пусть Uкэ min=0,8 В.

Выберем UR10=(0,1…0,2)·ЕП.

Пусть UR10=0,15·ЕП=0,15·40=6 В.

Тогда получаем условие:

;

где – напряжение на выходе промежуточного каскада, – обратный ток коллектора.

Так как  В, получаем:

 мА

Выбираем

 и  мА.

Найдем мощность рассеяния транзистора:

Полученное значение мощности не превысило допустимое (150 мВт).

По линейке номиналов подбираем R9=1 кОм.

Рассчитаем нагрузку каскада по переменному току:

Удостоверимся в возможности этого тока:

,

.

Рассчитаем коэффициент усиления каскада по напряжению:

,

где h21Э– статический коэффициент передачи тока, h11Э– входное сопротивление транзистора.

rБЭ найдем как:

 Ом

 Ом

 Ом

Так как нам необходимо получить усиление каскада KU=5,2 введем отрицательную обратную связь.

,

где δ – коэффициент передачи обратной связи.

Исходя из неравенства, >>1, получаем

 ;

По линейке номиналов подбираем R10=22 Ом.

Проведем перерасчет коэффициента усиления и глубины обратной связи:

Найдем напряжение на входе каскада:

Ток базы находим из следующей формулы:

 мА.

Ток делителя находим из условия

 мА.

;

;

где UR10 – напряжение на резисторе обратной связи;

Так как для кремниевых транзисторов

 В

По линейке номиналов подбираем R8=27 Ом.

По линейке номиналов подбираем R7=7,5 кОм.

Проведем перерасчет  с полученными значениями R7 и R8

Рассчитаем входное сопротивление каскада. Оно представляет собой параллельное соединение входного сопротивления транзистора VT3 и резисторов R7 и R8.

Найдем входное сопротивление транзистора VT2 с учетом обратной связи:

, где А– глубина обратной связи.

3.3 Расчет входного каскада

Так как необходимо обеспечить большое входное сопротивление, выбираем схему на полевых транзисторах.

Выберем транзистор КП307А, с параметрами:

S=4мА/В (при UСИ=10 В, UЗИ=0 В) - крутизна характеристики,

UЗИ.0ТС = 0,5В - напряжение затвор-исток отсечки,

IЗ=5мА - ток утечки затвора,

IC.НАЧ=3мА - начальный ток стока,

UСИ.МАКС=27 В , UЗС.МАКС=27 В,

PC.МАКС= 250 мВт.

Рассчитаем ток нагрузки:

Напряжение на нагрузке входного каскада:

Тогда мощность на нагрузке:

Из условия Rвх>5 кОм (по техническому заданию), выберем сопротивления R6 и R1:

R1=R6=Rвх/2=8000/2=4000 Ом

Рассчитаем ток и напряжение на входе:

Найдем коэффициент усиления:

Найдем ток стока:

IC МАКС = IC НАЧ = 3 мА

IC МИН = 0,1 · IC НАЧ = 0,3 мА

 мА

Найдем сопротивление R5:

По линейке номиналов подбираем R5=12 кОм

Напряжение UЗИ.0 выразим из соотношения IC0 = IC НАЧ = S·UЗИ.0 :

Определим токи на сопротивления R1 и R6:

Найдем сопротивления R2 и R4:

Найдем сопротивление R3:

Из условия  получаем R3:

По линейке номиналов подбираем R3 = 62 Ом

4. Конструкторский расчет

4.1 Расчет разделительных конденсаторов

Определим величину разделительного конденсатора C5

,

где - нижняя частота работы усилителя, Мок – коэффициент частотных искажений оконечного каскада.

По промышленной линейке конденсаторов выберем: С5 = 56 мкФ.

Найдем величину разделительного конденсатора C4:

,

По промышленной линейке конденсаторов выберем С4 = 2,7 мкФ.

Определим величину разделительных конденсаторов C3 и C2:

,

где RВХ– входное сопротивление каскада предварительного усиления.

По линейке конденсаторов выберем С3=С2=2,58 мкФ.

Определим величину разделительного конденсатора C1:

,

где  – входное сопротивление входного каскада.

Ближайшим значением из промышленной линейки конденсаторов является 62 нФ.

Рассчитаем напряжение на конденсаторах:

            В;

 В;

 В

По справочнику подбираем тип конденсаторов:

4.2 Расчет мощности рассеиваемой на резисторах

Мощность, рассеиваемая на резисторах, определяется по следующей формуле:

,

где I – ток через резистор,

R – сопротивление резистора.

Рассчитаем эти мощности:

 мВт,

 мВт,

 мВт,

 мВт.

 мВт,

 мВт,

 мВт,

 мВт.

 мВт,

 мВт,

 мВт.

мВт,

При выборе резисторов, их мощность рассеяния будем брать в 1,5 - 2 раза больше полученной в расчетах.

4.3 Расчет общего тока потребления

Рассчитаем общий ток потребления усилителя. Для этого сложим токи от каждого каскада. Получаем:

 мА

 Вт

КПД усилителя равен:

%

Список литературы

1.   Войшвилло Г.В. Усилительные устройства: Учеб. для вузов.– 2-е изд.–М.: Радио и связь, 1983– 264 с.

2.   Остапенко Г. С. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов.– М.: Радио и связь, 1989.– 400 с.: ил.

3.   Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учеб. для вузов.– М.: Горячая Линия-Телеком, 2000.– 768 с.:ил.

4.   Проектирование усилительных устройств: Учеб. пособие/ Под ред. Н.В. Терпугова. –М.: Высш. школа, 1982– 190 с.: ил.

5.   Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам./ Под ренд. Н.Н. Горюнова.– М.: «Энергия», 1997.– 744 с.: ил.

6.   Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам.– 9-е изд., перераб. –К.: Техника, 1980. –464 с.: ил.

7.   Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА./ Под ред. Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков. – Мн.: Беларусь, 1994. –591 с.: ил.

8.   Галкин В.И. Полупроводниковые приборы –2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Беларусь, 1987. –285 с.: ил.

Страницы: 1, 2