Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC-связью
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Челябинский государственный агроинженерный университет
Контрольная работа
"Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC – связью"
студент: Арефкин Т. В
группа: 303
преподаватель: Савченко С. А.
Челябинск 2005
1.
Задача
Задача:
Рассчитать параметры усилителя, построенного по схеме рис. №1, на вход которого
подается сигнал амплитудой ис от источника с внутренним
сопротивлением Rc.
Усилитель должен обеспечить в нагрузке RH
требуемую амплитуду выходного напряжения UвыхА.
Порядок расчета:
Выбор
транзистора:
1. Составляем
эквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этом
структуру транзисторов, и отмечаю на ней все напряжения и токи:
2.
Определяем требуемый коэффициент усиления Киос усилителя,
охваченного цепью ОС, по исходным данным задачи:
3. Находим
коэффициент усиления Ки усилителя с разомкнутой цепью ОС:
Примечание. Далее расчеты ведутся для разомкнутой цепи ООС.
4. Находим
коэффициент усиления отдельных каскадов, полагая, что они равны между собой,
т.е.
5. Выбираем
режим усиления класса А, характеризующийся минимальными нелинейными
искажениями, и рассчитываем напряжение источника питания Е:
где - коэффициент запаса по напряжению.
Окончательно
напряжение выбираем из стандартного ряда
Расчёт
оконечного каскада усилителя:
6. Задаёмся
сопротивлением резистора Номинальное сопротивление резистора выбираем
из табл. П2.1:
Вычисляем
эквивалентное сопротивление коллекторной цепи:
7.
Рассчитываем выходную мощность каскада
8. Находим
мощность рассеиваемую коллектором VT2:
, где
9. Выбираем
транзистор VT2 по величине и
учитывая рекомендации из раздела 1.8:
Наиболее подходящим транзистором
является КТ3102Б, его параметры:
10.
Рассчитываем режим покоя транзистора VT2: • Задавшись конкретным значением одной из координат,
определяют вторую координату, решая уравнение . Прямая,
построенная в соответствии с уравнением на семействе статических выходных
характеристик транзистора, называется нагрузочной прямой. Нагрузочная прямая,
показанная на рис. 1, построена для случая, когда и .
1-я точка:
;
2-я точка:
; .
11. Находим
величины , при
, при
12.
Оцениваем реальный коэффициент усиления каскада по формуле:
13.
Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором по току , и окончательно выбирают тип резистора.
Выбираем резистор МЛТ – 0,25 – 510
Ом ± 5%
14. Строим
динамическую линию нагрузки (ЛН) на семействе выходных характеристик.
15.
Определяем динамический режим работы транзистора. Для этого откладываем на оси
абсцисс амплитуду выходного напряжения и делаем вывод о
правильности выбора напряжения источника питания. Затем находим амплитудные
значения тока коллектора и тока базы . Переносим значения тока на семейство входных характеристик и
находим напряжение .
16. Находим
сопротивление резистора R8, мощность, рассеиваемую им, а затем выбираем его тип:
Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 180 кОм
± 5%
17. Расчет
делителя произведем, задавшись значением :
Пусть , тогда:
, откуда
18.
Определяем ток делителя , а затем рассчитываем
мощность рассеивания резисторов и и выбираем их тип и номинал.
Выбираем резисторы: R5 - МЛТ – 0,125 – 510 кОм ± 5%
R6 - МЛТ –
0,125 – 20 кОм ± 5%
19.
Вычисляем входное сопротивление оконечного каскада :
, где
20.
Определяем мощность, потребляемую базовой цепью транзистора VT2 от
предыдущего каскада:
Расчёт предоконечного
каскада усилителя:
21.
Вычисляем выходную мощность предоконечного каскада
где Кзм
- 1,1...1,2 - коэффициент запаса, учитывающий потери мощности в цепи смещения
оконечного каскада.
22. Находим
мощность Рк.Р, рассеиваемую коллектором VT1:
23.
Принимая, с учетом падения напряжения на резисторе фильтра Rф, напряжение
питания предоконечного каскада , выбираем транзистор VT1:
Наиболее подходящим транзистором
является КТ201Б, его параметры:
24. Выбираем
сопротивление резистора R3:
25.
Рассчитываем режим покоя транзистора VT1:
Ø
принимаем
;
Ø
вычисляем ток базы покоя .
26.
Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором R3, и окончательно выбираем
его тип и номинал:
Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 8.2
кОм ± 5%
27.
Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 в точке
покоя :
28.
Оцениваем коэффициент усиления предоконечного каскада:
29.
Определяем амплитуду коллекторного тока транзистора VT1
Проверяем
выполнение условия Iка1 <IKn1; 0,210мА<1мА.
30. Находим
амплитудные значения тока базы и напряжения база-эмиттер транзистора VT1:
31.
Вычисляем сопротивление резистора R4 и выбираем его номинальное значение и тип:
Выбираем резистор: R4
- МЛТ – 0,125 – 4.3 кОм ± 5%
32.
Рассчитываем сопротивления резисторов R1 и R2; выбирают их тип и
номинал
Расчет делителя произведем,
задавшись значением : Пусть , тогда: , откуда
33.
Определяем ток делителя , а затем рассчитываем
мощность рассеивания резисторов и и выбираем их тип и номинал.
Выбираем резисторы: R1 - МЛТ – 0,125 – 2 кОм ± 5%
R2 - МЛТ –
0,125 – 47 кОм ± 5%
34.
Вычисляем входное сопротивление предоконечного каскада Rex1 в точке покоя:
,
где
35.
Рассчитываем фактические коэффициенты усиления по напряжению оконечного Ки2
и предоконечного Ки1 каскадов, учитывая влияние всех элементов схемы:
36.
Определяем общий коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС Ки,
сравнивают его с величиной, полученной в п.З, и делают выводы о правильности
расчетов:
37. Находим
коэффициент передачи у цепи ООС, обеспечивающий заданную глубину обратной связи:
38.
Рассчитываем сопротивление резистора обратной связи Roc, используя
выражение
,
откуда
Выбираем резисторы: RОС - МЛТ – 0,125 – 4.3 МОм ± 5%
Емкость
конденсатора Сос выбираем достаточно большой (Сос≈С5)
Сос - К50 - 12 - 50В –
1мкФ
39.
Проверяем выполнение условия
R4 + Roc » RН
4300 + 4.3·106
» 460
Для того,
чтобы цепь ООС не шунтировала выходной каскад усилителя.
40.
Вычисляем входное сопротивление усилителя Rвхoc c замкнутой цепью ООС:
41.
Рассчитываем емкости разделительных и эмиттерных конденсаторов: Мв =
Мн=1,41
тогда
a
где
Выбираем: конденсаторы С1, С2, С4:
К50 - 12 - 12В – 2мкФ
конденсатор С5:
К50 - 12 - 50В – 1мкФ
42.
Определяем значения Сф и Rф
Задаёмся
падением напряжения на резисторе RФ на уровне
Выбираем: конденсатор СФ - К50 - 12 - 50В – 20мкФ
резистор: RФ
- МЛТ – 0,125 – 1.6 кОм ± 5%
43.
Вычисляем полный ток I0, потребляемый
усилителем от источника питания:
44. Рассчитываем к.п.д. усилителя: