|
| |
|
1. Техническое задание………………………………………………………... 2. Введение……………………………………………………………………... 3. Блок-схема…………………………………………………………………… 4. Расчет каскадов усилителя мощности: 4.1. Выходной каскад………………………………………………………... 4.2. Повторитель 3…………………………………………………………… 4.3. Аттенюатор……………………………………………………………… 4.4. Повторитель 2…………………………………………………………… 4.5. Усилитель 2……………………………………………………………… 4.6. Повторитель 1…………………………………………………………… 4.7. Усилитель 1……………………………………………………………… 4.8. Расчет разделительных конденсаторов………………………………... 5. АЧХ и ФЧХ усилителя на транзисторе VT4………………………………. 6. Расчет искажений на верхних частотах……………………………………. 7. Расчет стабилитронов……………………………………………………….. 8. Расчет радиаторов охлаждения…………………………………………….. 9. Технология изготовления печатных плат………………………………….. 10. Спецификация……………………………………………………………… 11. Карта режимов……………………………………………………………... 12. Список литературы………………………………………………………… |
Стр. 3 4 4
5 11 14 17 20 24 27 31 32 34 36 38 39 40 41 43 |
1. Техническое задание
Необходимо спроектировать и рассчитать усилитель мощности со следующими параметрами:
· на выходе он должен обеспечивать при нагрузке Rн=19,8185 Ом мощность Pвых=5,7427 Вт;
· Диапазон частот работы усилителя мощности 59,5728 Гц – 59572,8 Гц;
· Значения частотных искажений Мн=1,0151, Мв=1,1Мн=1,11661;
· Значение коэффициента нелинейных искажений, которые должны обеспечивать выходной каскад усилителя мощности Kf=0,0624 %;
· Входное сопротивление усилителя мощности Rвх=0,2646 кОм=264,6 Ом;
· Входное напряжение усилителя мощности Uвх=0,0179 В;
· Аттенюатор с ослаблением 0; -0,1763 дБ; -1,763 дБ; -17,63 дБ.
2. ВВЕДЕНИЕ
Усилитель мощности предназначен для создания требуемой мощности сигнала в нагрузке. Усилитель колебаний низкой частоты – составная часть каждого современного радиоприемника, телевизора или магнитофона. Усилитель является основой радиовещания по проводам, аппаратуры телеуправления, многих измерительных приборов, электронной автоматики и вычислительной техники, кибернетических устройств.
3. Блок-схема
Выходной каскад предназначен для обеспечения заданной мощности на заданном сопротивлении нагрузки.
Повторитель 3 увеличивает входное сопротивление выходного каскада.
Аттенюатор служит для плавной и ступенчатой регулировки уровня ослабления выходного напряжения.
Повторитель 2 увеличивает входное сопротивление аттенюатора.
Усилители 1, 2 увеличивают входное напряжение до величины, необходимой для выходного каскада.
Повторитель 1 увеличивает входное сопротивление усилителя 2, для того, чтобы обеспечить величину входного напряжения и сопротивления усилителя 1 указанного в техническом задании.
4. Расчет каскадов усилителя мощности
4.1. Выходной каскад
1. Определим амплитудные значения тока и напряжения:
2. Определим Pдоп:
3. Определим Uкэ12, Uкэ13:
4. Определим Eк:
Приняв Uз = 0,7В получили Eк = 43,118В, округлим это значение до стандарта, т.е. примем Eк = 45В
5. Выберем тип транзисторов VT12, VT13 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
f(гр), Mhz
C(к)
I(ко), А
U(бэ), В
VT12
КТ817Б
25
45
3
15
3
60
0,00005
0,7
VT13
КТ817Б
25
45
3
15
3
60
0,00005
0,7
6. Определим ток покоя VT12, VT13:
Примем Iп12,13 = 390 мА
7. Определим величину резисторов защиты:
, выбираем по Е24, R38,40 = 1,8 Ом
8. Определим ток покоя VT10, VT11:
, выбираем по E24, R37,39 = 18 Ом
9. Определим Uкэ10,11:
10. Определим мощность, рассеиваемую на VT10, VT11:
11. Выберем тип транзисторов VT10(n-p-n), VT11(p-n-p) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
f(гр), Mhz
C(к)
U(бэ), В
VT10
КТ815Б
10
50
1,5
20
3
60
0,7
VT11
КТ814Б
10
50
1,5
20
3
60
0,3
12. Определим величину напряжения смещения U0 по равенству:
13. Определим ток покоя транзистора VT9:
, примем Iп9 = 0,015А, тогда
14. Определим R35+R36:
15. Определим мощность, рассеиваемую на VT9:
16. Выберем тип транзисторов VT9(n-p-n) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
f(гр), Mhz
C(к)
U(бэ), В
VT9
КТ961Б
1
60
1,5
100
50
20
0,7
17. Выберем R35 >> Rн, то есть R35 = 200 Ом
Тогда R36 = 1449,4 – 200 = 1249 Ом = 1,249 кОм
Примем R36 = 1,2кОм.
18. Определим величину емкости C15 из условия:
Примем C15 = 47мкФ
19. Определим емкость в цепи компенсации:
Примем C18 = 220мкФ
20. Определим коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10 – VT13:
21. Проверим правильность выбранного значения Uкэ9:
22. Определим входное сопротивление выходного каскада в целом:
23. Величина R~ для предварительного каскада равна:
24. Найдем входное сопротивление транзистора VT9:
25. Определим коэффициент усиления предварительного каскада:
26. Определим коэффициент усиления всего выходного каскада:
27. Выбираем ток базового делителя VT9:
28. Определим резистор делителя:
Примем R30 = 910 Ом
Выберем R34 из условия R34 > Rн. Одновременно для уменьшения необходимой емкости конденсатора фильтра C16 желательно выбирать как можно больше.
Поэтому принимаем R31 = 1300 Ом = 1,3 кОм, R34 = 12000 Ом = 12 кОм
29. Определим емкость конденсатора фильтра:
Примем C16 = 3300мкФ
30. Определим неизвестные сопротивления:
31. Определим падения напряжений на резисторах:
32. Рассчитаем мощности резисторов:
Вт Вт
Вт Вт
Вт Вт
Вт Вт
Вт Вт
Вт
33. Рассчитаем напряжения на конденсаторах:
Расчет ООС:
34. Рассчитаем глубину ООС:
35. Рассчитаем входное сопротивление выходного каскада:
Примем R28 ≈ Rвх = 200 Ом
36. Рассчитаем эквивалентное сопротивление:
Примем R29 = 1600 Ом
37. Определим коэффициент усиления выходного каскада с ООС:
4.2. Повторитель 3
Нагрузкой для данного повторителя будет являться входное сопротивление выходного каскада, т.е. сопротивление R28 цепи обратной связи, а за амплитуду выходного напряжения примем входное напряжение выходного каскада, т.е.:
Rн = 200 Ом
1. Вычислим значение тока протекающего через нагрузку:
2. Определим параметры транзистора VT8:
3. Выберем тип транзистора VT8 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
f(гр), Mhz
C(к)
VT8
КТ315Б
0,15
20
0,1
50
250
7
4. Определим значение тока базы VT8:
5. Определим падение напряжения на R24:
6. Определим параметры транзистора VT7:
7. Выберем тип транзистора VT7 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
f(гр), Mhz
C(к)
VT7
КТ315Б
0,15
20
0,1
50
250
7
8. Определим значение тока базы VT7:
9. Определим значение тока делителя:
Выберем ток базового делителя из условия, что Iд>>Iб. Примем:
10. Найдем значение резистора R24:
11. Найдем значение резистора R23:
R23 = (5-10) кОм. Примем R23 = 10000 Ом, тогда
12. Определим падения напряжений на резисторах базового делителя:
13. Определим значения резисторов базового делителя:
14. Определяем величину Rэ~:
15. Определим входное сопротивление транзистора VT7:
16. Определим коэффициент передачи повторителя:
17. Определим входное напряжение повторителя:
18. Вычислим значение входного сопротивления повторителя:
19. Определим величину емкости конденсатора С12, исходя из условия:
Примем C16 = 100 мкФ
20. Определим напряжение на конденсаторах:
21. Определим мощности резисторов:
4.3. Аттенюатор
Аттенюатор должен обеспечивать дискретное переключение диапазонов и плавное изменение сигнала внутри них:
(-17.63 ... -1.763) дБ
(-1.763 ... -0.1763) дБ
(-0.1763 ... 0) дБ
Для нормальной работы аттенюатора необходимо выполнение следующего условия:
1. Для обеспечения максимального ослабления (-17.63 ... -1.763) дБ:
Округлим найденное значение сопротивления по раду Е24: R43=7,5кОм
Тогда максимальное ослабление в этом диапазоне будет:
2. Для диапазона (-1.763 ... -0.1763) дБ
Округлим найденное значение сопротивления по раду Е24: R42=240 Ом
Тогда максимальное ослабление в этом диапазоне будет:
3. Для диапазона (-0.1763 ... 0) дБ
Округлим найденное значение сопротивления по раду Е24: R41=22 Ом
Тогда максимальное ослабление в этом диапазоне будет:
4. Рассчитаем напряжения на резисторах аттенюатора:
Для UR25 возьмём наибольшее значение, т.е. когда ослабление наименьшее:
Рассчитаем мощности данных резисторов:
4.4. Повторитель 2
Нагрузкой для данного повторителя будет являться эквивалентное сопротивление, т.е. параллельное соединение сопротивления R44 аттенюатора и Rвх предыдущего повторителя, а за амплитуду выходного напряжения примем входное напряжение того же повторителя, т.е.:
1. Вычислим значение тока протекающего через нагрузку:
2. Определим параметры транзистора VT6:
3. Выберем тип транзистора VT6 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:
Модель
P, Вт
U(кэ), В
I(k), A
β
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.