КТ-819В - это кремневые мезаэпитаксиально – планарные n-p-n-транзисторы предназначены для применения в ключевых и линейных схемах, узлах, блоках аппаратуры. Корпус пластмассовый с гибкими выводами, масса не более 2,5 г. или металлостеклянный, масса не более 15 г.
2.1.1 Построение нагрузочной прямой в режиме В
Будем рассчитывать транзисторы в режиме класса В. Этот режим соответствует условию, когда начальное смещение между базами и эмиттерами транзисторов отсутствует и при отсутствии входного сигнала ток коллекторов близок к нулю. Анализ энергетических характеристик усилителя проводят для одного плеча, считая, что параметры второго плеча идентичны.
Строим нагрузочную прямую:
1) Iк = 0, Uкэ = Еп = 21 В
2) Uкэ = 0,
Рисунок 5 - Выходные характеристики транзистора КТ-819В.
Нагрузочная прямая на выходных характеристиках каждого из транзисторов проходит через точку В(1) с координатами
;
и точку 4: ; = 6 В;
На входной характеристике транзистора положение рабочей точки определяется в соответствии с положением рабочей точки на выходных характеристиках.
, ,
, .
Рисунок 6 - Входная характеристика транзистора КТ-819В.
Из входной характеристики находим:
; .
2.1.2 Построение мощностных характеристик
На Рисунке 7 представлены мощностные характеристики усилителя в режиме В. Это зависимости мощностей нагрузки, потребляемой от источника питания и рассеиваемой на коллекторах транзисторов, от амплитуды напряжения на нагрузке.
Рисунок 7 - Мощностные характеристики усилителя.
2.1.3 Построение нагрузочной прямой в режиме АВ
В режиме класса АВ за счет введения небольшого смещения и задания также небольшого тока покоя транзисторов амплитудная характеристика изменяется и становится более линейной, переходные искажения существенно уменьшаются. Если задать ток покоя равным максимальному току в нагрузке, то получим режим класса А. Однако переходные искажения в достаточной степени уменьшаются, даже если ток покоя составляет незначительную часть максимального тока в нагрузке.
Итак, для первой пары транзисторов:
Ik0= 0,1Iнm = 0,1*1,94 = 0,194 A
Теперь построим нагрузочную прямую в режиме АВ. Она проходит через точку АВ с координатами , и точку 3 с координатами
=19,5–14,49 = 5,01 В,
=1,94+0,194 = 2,134 А
Рисунок 8 - Выходные характеристики транзистора КТ-819В.
Теперь переносим точки на входную характеристику:
,
.
Для этих токов находим соответствующие напряжения Uбэ:
,,
Рисунок 9 - Входная характеристика транзистора КТ-819В.
Найдем амплитудные значения :
Откуда получаем: ;
=0,35+14,49=14,84В.
Рассчитав максимальные значения входного тока и напряжения , определяют мощность, потребляемую входной цепью усилителя от предыдущего каскада и входное сопротивление:
2.2 Выбор 2ой пары транзисторов
Для второй пары транзисторов составного каскада входные параметры первого являются выходными, то есть для выбора транзисторов используем следующие данные:
Eп = Uнм + Uост= 14,84 + 6 = 20,84 , следовательно Eп = 21 В
Uост= 6 В;
= 0,15 Вт
, то есть Ikm = 50 мA;
Исходя из рассчитанных данных выбираем пару транзисторов:
это КТ-629А и КТ-630А.
КТ-629А - это кремниевые эпитаксиально–планарные p-n-p-транзисторы предназначены для использования в быстродействующих импульсных и других неремонтируемых гибридных схемах, микромодулях, узлах и блоках, имеющих герметичную защиту от действия солнечного света, влаги и так далее, для аппаратуры широкого применения. Оформление бес корпусное, на диэлектрической подложке. Масса не более 0,02 г.
КТ-630А - это кремневые планарные n-p-n-транзисторы используются в быстродействующих импульсных и других схемах. Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами, масса не более 2 г.
2.2.1 Построение нагрузочной прямой в режиме В
2) Uкэ = 0, 21 / 297 = 70 мА;
Выходные характеристики:
; =21В
Рисунок 10 - Выходные характеристики транзистора КТ-630А.
Рисунок 11 - Входная характеристика транзистора КТ-630А.
2.2.2 Построение нагрузочной прямой в режиме АВ
Теперь построим нагрузочную прямую в режиме АВ для второй пары транзисторов. Она проходит через точку с координатами , и точку с координатами
= 19 – 14,84 = 4,16В,
= 50*10-3+10*10-3 = 60мА
, так как ;
Затем переносим точки на входную характеристику:
Рисунок 12 - Выходные характеристики транзистора КТ-630А.
Рисунок 13 - Входная характеристика транзистора КТ-630А.
Найдем амплитудные значения:
=0,13+14,84 = 14,97В.
2.3 Расчет напряжения смещения
Для режима АВ посчитаем напряжение смещения:
Исходя из полученного напряжения смещения выбираем диоды, которые компенсируют его. Выберем три универсальных диода КД519А.
2.4 Нелинейные искажения
Транзисторы в УМ работают при значительных амплитудах сигнала, поэтому усилителям мощности присущи значительные нелинейные искажения. В режиме класса В усилители являются экономичными, но обладают повышенными искажениями, которые определяются, во-первых, существенной нелинейностью входных характеристик транзисторов, во-вторых, неидентичностью как входных, так и выходных характеристик и, в-третьих, нелинейной зависимостью тока коллектора от тока базы.
В схеме с ОК уменьшение нелинейных искажений достигается за счет 100%-ной отрицательной обратной связи по напряжению. Построения амплитудной характеристики каскада ОК, работающего в режиме В соответствует уравнениям:
Rc=0 ; Rн =8Ом
Для токов коллектора найдем Uн:
Для токов базы и соответствующим им найдем Евх:
Построение амплитудной характеристики для режима АВ:
Эта характеристика более линейна вблизи начала координат по сравнению с режимом В.
; и
Для токов базы и соответствующим им найдем Евх при
:
Теперь посчитаем коэффициент нелинейных искажений по третьей гармонике в режиме В:
Теперь посчитаем коэффициент нелинейных искажений по третьей гармонике в режиме АВ:
Рисунок 14 - Амплитудная характеристика оконечного каскада.
3. Разработка и расчет предоконечного каскада
При необходимости получения больших выходных токов существенно возрастает ток, потребляемый базовыми цепями транзисторов УМ от предварительного каскада. Предварительные каскады, как правило, являются усилителями напряжения, работающими в режиме класса А.
Предоконечный каскад предназначен для согласования оконечного каскада на составных комплиментарных транзисторах, работающих в режиме класса АВ, с выходом ОУ А2. Предоконечный каскад построен на биполярном транзисторе n-p-n типа, который включен по схеме с ОЭ в цепь смещения оконечного каскада вместо резистора R4 (Рисунок 15).
Рисунок 15 - Принципиальная схема предоконечного и оконечного каскадов.
3.1 Выбор типа транзистора
Для предоконечного каскада входные параметры второй пары составного каскада являются выходными, то есть для выбора транзисторов используем следующие данные:
; =14,97В.
Eк =2Еп ,следовательно Eк = 42 В
Исходя из рассчитанных данных выбираем транзистор: это КТ-601А - кремневые планарные n-p-n-транзисторы предназначенные для работы в радиовещательных и телевизионных приемниках, в усилительной аппаратуре и других устройствах. Корпус герметичный, металлический, с гибкими выводами, пластмассовый. Масса транзистора не более 2 г.
3.2.1 Построение нагрузочных прямых
1) Строим нагрузочную прямую по постоянному току:
а) Iк = 0, Uкэ = Ек = 42 В
б) Uкэ = 0, 42 / 3476 = 11 мА;
2) Строим нагрузочную прямую по переменному току:
а) ;
б) IK=0
Рисунок 16 - Выходные характеристики транзистора КТ-601А.
Рисунок 17 - Входная характеристика транзистора КТ-601А.
Выбрав необходимый режим работы транзистора, то есть исходное положение рабочей точки на нагрузочной прямой и определив по характеристикам ток и напряжение смещения базы, необходимо обеспечить во входной цепи транзистора это напряжение смещения. Простейший способ обеспечить это смещение - включить в цепь базы транзистора источник напряжения Uбэ0.
Iд >>Iб; Iд =(3.. 5)Iб = 4Iб0 = 4*118 = 472 мкА;
4. Разработка и расчет промежуточного каскада
Данный каскад будет построен на операционном усилителе. Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока, имеющий высокий коэффициент усиления порядка несколько сотен единиц.
Страницы: 1, 2, 3
