Расчет усилителя мощности

     Rс=(2÷5)Rвх=(2÷5)·32,11=(64,22÷160,55) (Ом).

     Выберем Rс=120 (Ом)

     Данные  для построения сквозной характеристики приведены в таблице2. 

     Таблица 2 - Данные для построения сквозной характеристики:

Іб, мА	Ік, мА	Uбэ, В	Іб· Rс, В	Ес= Іб· Rс+ Uбэ, В
1	300	0,65	0,12	0,77
5	470	0,7	0,6	1,3
10	680	0,78	1,2	1,98
15	800	0,82	1,8	2,62
20	950	0,9	2,4	3,3

 

     Полученная  сквозная характеристика изображена на рисунке 8.

     

     

     Рисунок 8 – Сквозная характеристика. 

     По  сквозной характеристике определяем коэффициент  гармоник:

     Кг=100·

     І_m1= (мА)

     І_m2= (мА)

     І_m3= (мА)

     І_m4= (мА) 

     Значит  Кг=100· % 
 
 
 
 
 

     

     

     5. Особенности расчета входного каскада. 

     Обычно  от входного каскада требуется обеспечение  заданного входного сопротивления  усилительного устройства. Значение входного сопротивления каскада  с ОЭ обычно составляет величину в  несколько сотен Ом. Схема входного каскада представлена на рисунке 9.

     

 

Рисунок 9 – Входной каскад.

Аналогично промежуточному каскаду находим Rн:

Rн=Rвх промежуточного каскада, Rн=32,11. 

     Значит  аналогично выберем транзистор:

     Uвыхмах=U′выхмах/ К′₀

     Uвыхмах=2,6/0,1=26В 

     Uкэмах>(2…3)Uвыхмах,

     Uкэмах>26·3=78В; 

     Ікмах>(2…3) Uвыхмах/Rн,

     Ікмах>2·26/32,11=1,6А. 

     Исходя  из этих предельных параметров возьмем  транзистор КТ816Г. 

     5.1. Расчет требуемого режима транзистора.

Выберем источник питания  Еп для входного каскада:

     Еп не должно превышать значения 78В и должно соответствовать рекомендованному ряду:

     Еп=(5; 6; 6,3; 9; 10; 12; 12,6; 15; 20; 24; 27; 30; 36)В 

     Исходя  из этого возьмем значение Еп=12,6В. 

   Построим  входную и  выходную характеристики транзистора КТ816Г:

   

   

       

     Рисунок 10 – Входные и выходные динамические характеристики. 

     Ток коллектора в рабочей  точке:

     Ік0=1,2А 

     Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке:

     Uкэ0=10В

                        

     5.2. Расчет основных характеристик входного каскада.

     Расчет  проводим аналогично расчету выходного каскада

     τ_ос=1/2πf_гр

     τ_ос=1/(2·3,14·3·10⁶)=0,05·10^-6; 

     r_б= τ_ос/Ск

     r_б= 0,05·10^-6/(60·10^-12)=833 Ом 

     Δr=(1,5…2,0) Ом 

     I_б0=І_к0/h21=1,2/25=0,048 (А) 
 

     Iэ=I_к0+I_б0

     Iэ=48+1200=1248 (мА); 

     r_э=25,6/Іэ

     r_э=25,6/1248=0,02 (Ом) 

     Исходя  из этих данных: 

     Rвхт=r_б+(1+h21)(r_э+Δr)

     Rвхт=833+(1+25)(0,02+1,5)=872,52 (Ом) 

     5.3 Расчет цепей питания. 

     U_Rэ= (0,1…0,2)Еп

     U_Rэ=0,2·12,6=2,52 (В) 

     Определим потенциал в точке  а:

     

     Ua=U_Rэ+U_бэ0 ,

     Ua=2,52+0,8=3,32 (В) 

     Зададимся током делителя, образованного  резисторами Rб1 и Rб2:

     Ід=(3…10)І_б0 , где І_б0=І_к0/h_21э

     Ід=144 (мА) 

     Определим номиналы резисторов Rэ, Rб1 и Rб2:

     Rэ=U_Rэ/( І_к0+ І_б0),

     Rэ=2,52/(0,048+1,2)=2,019 (Ом) 

     Rб1= Ua/ Ід,

     Rб1=3,32/0,144=23,05 (Ом) 

     Rб2=(Eп-Ua)/( Ід+ І_б0),

     Rб2=(12,6-3,32)/(0,144+0,048)=48,3 (Ом) 

     Сэ=115пФ – справочное значение

      Исходя из этих данных находим R₁₂:

     R₁₂=

     R₁₂= =15,6 (Ом) 

     Найдем  Rвх:

     

       Rвх=

     Rвх= =15,3 (Ом) 

     Исходя  из этих данных можно  определить Rэкв:

     Rэкв= = =2,6 (Ом)

     

     Зная  Rэкв можно определить Rк:

     Rэкв= ,

     Rк=2,93 (Ом) 

     Рассчитаем  Rф и Сф:

     Rф= , где Екок – питание промежуточного каскада

     Сф= ,

     Rф=(15-12,6)/(1,2+0,144+0,048)=1,72 (Ом)

     Сф=(10…20)/(2·3,14·100·1,72)=1,85 (мФ) 

     Определим коэффициент усиления каскада:

     S₀=Н21э/(r_б+(1+Н21э)*( r_э+Δr)),

     S₀=25/(833+(1+25)(0,02+1,5))=0,028 

     К₀=S₀*Rэкв

     Ко=0,028·2,93=0,08 

     5.4 Оценка нелинейных искажений.

     Построим  сквозную характеристику:

     Rс=(2÷5)Rвх=(2÷5)·15,3=(30,6÷76,5) (Ом).

     Выберем Rс=70 (Ом)

     Данные  для построения сквозной характеристики приведены в таблице3.

     Таблица 3 - Данные для построения сквозной характеристики:

Іб, мА	Ік, мА	Uбэ, В	Іб· Rс, В	Ес= Іб· Rс+ Uбэ, В
0,5	600	0,65	0,035	0,685
1	950	0,7	0,07	0,77
5	1200	0,8	0,35	1,15
10	1450	0,9	0,7	1,6
15	1600	1	1,05	2,05

 

     Полученная  сквозная характеристика изображена на рисунке 11.

     

     

     Рисунок 11 – Сквозная характеристика. 

     По  сквозной характеристике определяем коэффициент гармоник:

     Кг=100·

     І_m1= (мА)

     І_m2= (мА)

     І_m3= (мА)

     І_m4= (мА) 

     Значит  Кг=100· % 
 
 
 
 
 

     6. Определим номиналы разделительных емкостей схемы.

     Ср= ,

     Rл – сопротивление, стоящее слева от Ср, Rп – сопротивление, стоящее справа от Ср.

     М′_н=М_н/N, М_н – в разах, N – количество Ср в схеме.

     М′_н=3/4=0,75дБ,

     М′_н=10^0,75/20=1,09 раз 

     Исходя  из этого:

     Ср1= (Ф)

     Ср2= (Ф)

     Ср3= (Ф)

     Ср4= (Ф)

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8. Список литературы.

     

1. А.С. Красько.  Аналоговые электронные устройства. Методическое указание к курсовому проектированию.

2. А.С. Красько. Схемотехника аналоговых электронных устройств.

3. Г.В. Войшвилло.  Усилительные устройства.

4. Л.В. Кропочева.  Усилительные устройства.

5. А.В. Бердников,  М.В. Семко. Проектирование и  расчет мощности низкой частоты.

6. В.И. Галкин, А.Л. Булычев, П.М. Лямин. Полупроводниковые  приборы. Транзисторы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   7. Заключение. 

   Выполненная курсовая работа представляет собой  расчет усилителя мощности на биполярных транзисторах.

   В ходе работе выполнен  полный  электрический  расчет   усилителя,  разработан  конструктивный чертеж  устройства.

   Выходной  каскад содержит трансформатор.

   Трансформаторные усилители мощности имеют небольшой КПД за счет оптимального согласования с нагрузкой с помощью трансформатора .

   Данный  каскад находит ограниченное применение в современной схемотехнике из-за ряда существенных недостатков:

   -малое  КПД

   -большие  частотные искажения за счет  трансформатора

   -большие  нелинейные искажения за счет  тока подмагничивания трансформатора

   -невозможность  реализации в виде интегральных  микросхем.