icq # 330-803-890

КАИ

5-й факультет:

Дипломы

Курсовые проекты

Курсовые работы

Рефераты

Тесты

- Справочная литература

Свои работы присылайте на e-mail: [email protected]

Удачной сессии!

Принимаются заявки на размещение рекламы.

Пишите: [email protected]

icq # 330-803-890

= www.kai5.ru =

Предварительный расчет усилителя:

 

 

На Рис.1 представлено примерное распределение коэффициента усиления по напряже-

нию: Кобщ = К1·К2·К3·К4=15000

 

На Рис.1 Zн является параллельно включенным Rн=6 кОм и Сн=10 нФ, и Z н на верхней частоте fв=27кГц будет рассчитываться так: Zн = ; Zн = = 4 кОм

 

Максимальная выходная мощность сигнала при Uвых = 10 В и Zн=4 кОм равна:

 

Рвых = = Вт

 

Тат как усилитель является усилителем гармонического сигнала, следовательно, кас- кады работают в режиме "А", а КПД каскадов не превышает 25%, поэтому необходи-

мо обеспечить трехкратный запас по мощности:

Ррасс = 3Pвых=75 мВт

 

 

Найдём входные и выходные напряжения на каждом из каскадов:

Из Рис.1 следует, что Uвых=U8=10В, К4=15

Так как К4= , следовательно, U7= =0.67B

Так как U7=U6=0.67B, К3=10, то =67мВ

Так как U5=U4=0.067B, К2=10, то =6.7мВ

Так как U3=U2=0.0067B, К1=10, то =0.67мВ

Распределим коэффициент частотных искажений по каскадам:

Мобщ=М1·М2·М3·М4≤5%

Пусть М1=0.5, М2=0.47, М3=0.47, М4=0.44

 

Расчет схемы усилителя на транзисторах:

Данный усилитель является усилителем звуковой частоты, следовательно, сигнал должен проходить через усилитель без искажений. Поэтому выбираем усилитель, работающий в режиме «А». В данном режиме рабочая точка находится на линейном участке ВАХ и КПД усилителя всего 25%, поэтому на каскадах необходимо обеспечить трехкратный запас по мощности. Расчет усилителя ведется с оконечного каскада.

 

Расчет оконечного каскада:

 

 

Рис.1

 

На Рис.1 представлена схема оконечного каскада. Транзистор для оконечного каскада выбирается по мощности рассеивания и граничной частоте. Для оконечного каскада Ррасс=75мВт и fгр>81кГц.

Анализируя параметры каскада, и построив рабочую точку на ВАХ транзистора КТ368А. (Рис.5)

Получаем координаты рабочей точки: Uкэ=12В, Iк=3.2мА, Iб=50мкА, Uбэ=0.75В

ΔIб=83мкА-18мкА=65мкА ΔIк=6мА-0.8мА=5.2мА

ΔUбэ=0.785В-0.72В=0.065В ΔUкэ=20В

 

Оконечный каскад опишем Y-параметрами:

См См

См См

Определим допустимое изменение Iк: А

Определим Скэ: , где

 

Ск находим в справочных данных транзистора Ск=1.2пФ, тогда Скэ равно:

пФ

Определим изменение обратного тока коллектора:

С,

находим по справочным данным на транзистор =2 мкА, тогда равно:

мкА

Определим коэффициент нестабильности Ns:

 

Определим величину Rэ:

, где = 0.5 мкА, α=0.06 1/˚С, Δt=40˚C, тогда

мкА

Находим В (статический коэффициент усиления постоянного тока базы):

Находим ΔЕ (внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе):

, где Δt=40˚C, Uбэ=0.75В, Е=1.1В, Т=293К, тогда

мВ

Находим ΔI (приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением):

мА

Учитывая, что крутизна S=Y21 и подставив все значения в формулу нахождения Rэ, получим:

Ом

 

Определим величину сопротивления делителя Rd:

, где Rэ=1300 Ом, Ns=3,

 

Подставив значения Rэ, Ns, α0 в формулу нахождения Rd, получим:

Ом

Определение номиналов R1 и R2:

 

Rd есть параллельное включение сопротивлений R1 и R2, следовательно:

;

 

Ом

 

Из ряда номиналов выбираем R1=5.2 кОм, тогда R2 равно:

; Ом

По ряду номиналов R2=20 кОм

 

Произведем проверку: Необходимо что бы и

мА и

Отсюда можно сделать вывод, что все параметры удовлетворяют условиям проверки.

 

Рассмотрим эквивалентную схему оконечного каскада:

 

С0=Свых+См

Yi=Y22, Yн=1/Zн

Рассмотрим область СЧ:

эквивалентная схема на СЧ: Оконечный каскад должен обеспечить К0=15, т.е.

, где S=0.08, Yn=0.25 мСм, Yi=0.26 мСм, тогда

, где En=24B, Imax=6.4мВ

См,

Ом

Рассмотрим область НЧ:

эквивалентная схема на НЧ:

На НЧ проявляется действие разделительной емкости, следовательно, необходимо определить, ее наминал:

, где Yn=0.167 мСм, Yk=4.795 мСм, Yi=0.26 мСм, ωн=200π

 

, где М1н это частотные искажения на НЧ вносимые Ср. Пусть М1н=0.96, тогда Ан равно:

Подставим полученные значения в формулу нахождения Ср и получим:

нФ

 

Частотные искажения на НЧ вносятся не только Ср. но и Сэ, т.е. Мн=М1н·М2н

Из предварительного расчета следует, что Мн=1-0.44=0.56, тогда М2н, которое вносится емкостью в цепи эмиттера, будет равно:

Найдем емкость в цепи эмиттера:

, где ωн=200π, Rэ=1300Ом, F=1+S·Rэ=105, тогда

мкФ

Рассмотрим область ВЧ:

эквивалентная схема на ВЧ: В области ВЧ крутизна становится частотно зависимой:

, где ωв=54000π, τ=2.5нс, S=0.08

 

Определим τв:

, при Ск=1.2пФ, rб=60Ом, S=0.08

Ф

Подставив, значения получим:

нс

Определим коэффициент усиления на верхней частоте:

, при К0=20 получим:

Определив, коэффициент усиления на верхней частоте можно определить частотные искажения на ВЧ:

 

Расчет предоконечного каскада:

 

 

Рис.2

 

На Рис.2 представлена схема предоконечного каскада. Транзистор для предоконечного каскада выбирается по мощности рассеивания и граничной.

частоте. Для предоконечного каскада Ррасс=2мВт и fгр>81кГц.

Анализируя параметры каскада, и построив рабочую точку на ВАХ транзистора КТ202А, En=24B. (Рис.6)

Получаем координаты рабочей точки: Uкэ=4В, Iк=2.5мА, Iб=139мкА, Uбэ=1В

ΔIб=11.2мкА ΔIк=0.25мА

ΔUбэ=0.015В ΔUкэ=1.34В

 

Оконечный каскад опишем Y-параметрами:

См См

См См

Определим допустимое изменение Iк: А

Определим Скэ: , где

 

Ск находим в справочных данных транзистора Ск=25пФ, тогда Скэ равно:

нФ

Определим изменение обратного тока коллектора:

С,

находим по справочным данным на транзистор =5 мкА, тогда равно:

мкА

Определим коэффициент нестабильности Ns:

 

Определим величину Rэ:

, где = 0.5 мкА, α=0.06 1/˚С, Δt=40˚C, тогда

мкА

Находим В (статический коэффициент усиления постоянного тока базы):

Находим ΔЕ (внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе):

, где Δt=40˚C, Uбэ=1В, Е=1.1В, Т=293К, тогда

мВ

Находим ΔI (приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением):

мА

Учитывая, что крутизна S=Y21 и подставив все значения в формулу нахождения Rэ, получим:

Ом

 

По ряду сопротивлений выберем Rэ=1800Ом.

Определим величину сопротивления делителя Rd:

, где Rэ=1800 Ом,

Ns=0.933,

Подставив значения Rэ, Ns, α0 в формулу нахождения Rd, получим:

Ом

Определение номиналов R1 и R2:

 

Rd есть параллельное включение сопротивлений R1 и R2, следовательно:

;

 

Ом

 

Тогда R2 равно:

; Ом

 

Произведем проверку: Необходимо что бы и

мА и

Отсюда можно сделать вывод, что все параметры удовлетворяют условиям проверки.

Рассмотрим эквивалентную схему предоконечного каскада:

 

С0= С вых+ С м+ С вх

Yi=Y22, Yн=Yд+Yвх

Yвх это входная проводимость предыдущего каскада, а Yд это проводимость делителя предыдущего каскада.

Рассмотрим область СЧ:

эквивалентная схема на СЧ: Оконечный каскад должен обеспечить К0=10,

, где S=0.017, Yд=0.24мСм Yi=0.18 мСм, Yвх=0.92мСм,

 

, где En=24B, Imax=3мА

 

мСм, Rк=1/Yк=6.2кОм тогда:

 

Рассмотрим область НЧ:

эквивалентная схема на НЧ: На НЧ проявляется действие разделительной емкости, следовательно, необходимо определить, ее наминал:

, где Yн=Yд+Yвх=1.16 мСм, Yk=0.16 мСм, Yi=0.18 мСм, ωн=200π

 

, где М1н это частотные искажения на НЧ вносимые Ср. Пусть М1н=0.96, тогда Ан равно:

Подставим полученные значения в формулу нахождения Ср и получим:

мкФ

 

Частотные искажения на НЧ вносятся не только Ср. но и Сэ, т.е. Мн=М1н·М2н

Из предварительного расчета следует, что Мн=1-0.47=0.53, тогда М2н, которое вносится емкостью в цепи эмиттера, будет равно:

Найдем емкость в цепи эмиттера:

, где ωн=200π, Rэ=1800Ом, F=1+S·Rэ=31, тогда

мкФ

Рассмотрим область ВЧ:

эквивалентная схема на ВЧ:

В области ВЧ крутизна становится частотно зависимой:

 

 

, где ωв=54000π, τ=3нс, S=0.017

Определим τв:

, при Ск=25пФ, rб=60Ом, S=0.017

Ф

Подставив, значения получим: нс

Определим коэффициент усиления на верхней частоте:

, при К0=11 получим:

Определив, коэффициент усиления на верхней частоте можно определить частотные искажения на ВЧ:

Частотные искажения на ВЧ вполне удовлетворяют всем условиям.

Расчет каскада №2:

 

 

Рис.3

 

На Рис.3 представлена схема каскада №2. Транзистор для каскада №2 выбирается по мощности рассеивания и граничной частоте. Для каскада №2 Ррасс=6мкВт и fгр>81кГц.

Анализируя параметры каскада, и построив рабочую точку на ВАХ транзистора КТ202А.(Рис.7)

Получаем координаты рабочей точки: Uкэ=4В, Iк=1.625мА, Iб=96мкА, Uбэ=0.94В

ΔIб=0.55мкА ΔIк=0.012мА

ΔUбэ=0.0007В ΔUкэ=0.134В

 

Оконечный каскад опишем Y-параметрами:

См См

См См

Определим допустимое изменение Iк: А

Определим Скэ: , где

 

Ск находим в справочных данных транзистора Ск=25пФ, тогда Скэ равно:

нФ

Определим изменение обратного тока коллектора:

С,

находим по справочным данным на транзистор =5 мкА, тогда равно:

мкА

Определим коэффициент нестабильности Ns:

 

Определим величину Rэ:

, где = 0.5 мкА, α=0.06 1/˚С, Δt=40˚C, тогда

мкА

Находим В (статический коэффициент усиления постоянного тока базы):

Находим ΔЕ (внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе):

, где Δt=40˚C, Uбэ=0.94В, Е=1.1В, Т=293К, тогда

мВ

Находим ΔI (приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением):

мА

Учитывая, что крутизна S=Y21 и подставив все значения в формулу нахождения Rэ, получим:

Ом

 

По ряду сопротивлений выберем Rэ=2700Ом.

Определим величину сопротивления делителя Rd:

, где Rэ=2700 Ом,

Ns=0.606,

Подставив значения Rэ, Ns, α0 в формулу нахождения Rd, получим:

Ом

Определение номиналов R1 и R2:

 

Rd есть параллельное включение сопротивлений R1 и R2, следовательно:

;

 

Ом

 

Из ряда номиналов выбираем R1=2.2 кОм.

Тогда R2 равно:

; Ом

 

Произведем проверку: Необходимо что бы и

мА и

Отсюда можно сделать вывод, что все параметры удовлетворяют условиям проверки.

Рассмотрим эквивалентную схему каскада №2:

 

С0= С вых+ С м+ С вх

Yi=Y22, Yн=Yд+Yвх

Рассмотрим область СЧ:

эквивалентная схема на СЧ: Оконечный каскад должен обеспечить К0=10,

, где S=0.017, Yд=0.6мСм Yi=0.089 мСм, Yвх=0.74мСм,

 

, где En=24B, Imax=2мА мСм, Rк=1/Yк=9.1кОм тогда:

 

Рассмотрим область НЧ:

эквивалентная схема на НЧ: На НЧ проявляется действие разделительной емкости, следовательно, необходимо определить, ее наминал:

, где Yн=Yд+Yвх=1.34 мСм, Yk=0.1 мСм, Yi=0.089 мСм, ωн=200π

, где М1н это частотные искажения на НЧ вносимые Ср. Пусть М1н=0.96, тогда Ан равно:

Подставим полученные значения в формулу нахождения Ср и получим:

мкФ

 

Частотные искажения на НЧ вносятся не только Ср. но и Сэ, т.е. Мн=М1н·М2н

Из предварительного расчета следует, что Мн=1-0.47=0.53, тогда М2н, которое вносится емкостью в цепи эмиттера, будет равно:

Найдем емкость в цепи эмиттера:

, где ωн=200π, Rэ=2700Ом, F=1+S·Rэ=47, тогда

мкФ

 

Рассмотрим область ВЧ:

эквивалентная схема на ВЧ:

В области ВЧ крутизна становится частотно зависимой:

 

, где ωв=54000π, τ=3нс, S=0.017 Определим τв:

, при Ск=25пФ, rб=60Ом, S=0.017

Ф

Подставив, значения получим: нс

Определим коэффициент усиления на верхней частоте:

, при К0=11.19 получим:

Определив, коэффициент усиления на верхней частоте можно определить частотные искажения на ВЧ:

Частотные искажения на ВЧ вполне удовлетворяют всем условиям.

Расчет входного каскада:

 

Транзистор для входного каскада выбирается по мощности рассеивания и граничной частоте. Для входного каскада Ррасс=0.06мкВт и fгр>81кГц.

Анализируя параметры каскада, и построив рабочую точку на ВАХ транзистора КТ202А.(Рис.7)

Получаем координаты рабочей точки: Uкэ=4В, Iк=1.625мА, Iб=96мкА, Uбэ=0.94В

ΔIб=0.055мкА ΔIк=0.0012мА

ΔUбэ=0.00007В ΔUкэ=0.0134В

 

Оконечный каскад опишем Y-параметрами:

См См

См См

Определим допустимое изменение Iк: А

Определим Скэ: , где

 

Ск находим в справочных данных транзистора Ск=25пФ, тогда Скэ равно:

нФ

Определим изменение обратного тока коллектора:

С,

находим по справочным данным на транзистор =5 мкА, тогда равно:

мкА

Определим коэффициент нестабильности Ns:

 

Определим величину Rэ:

, где = 0.5 мкА, α=0.06 1/˚С, Δt=40˚C, тогда

мкА

Находим В (статический коэффициент усиления постоянного тока базы):

Находим ΔЕ (внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе):

, где Δt=40˚C, Uбэ=0.94В, Е=1.1В, Т=293К, тогда

мВ

Находим ΔI (приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением):

мА

Учитывая, что крутизна S=Y21 и подставив все значения в формулу нахождения Rэ, получим:

Ом

 

По ряду сопротивлений выберем Rэ=2200Ом.

Определим величину сопротивления делителя Rd:

, где Rэ=2200 Ом,

Ns=0.606,

Подставив значения Rэ, Ns, α0 в формулу нахождения Rd, получим:

Ом

Определение номиналов R1 и R2:

 

Rd есть параллельное включение сопротивлений R1 и R2, следовательно:

;

 

Ом

 

Из ряда номиналов выбираем R1=1.8 кОм.

Тогда R2 равно:

; Ом

Произведем проверку: Необходимо что бы и

мА и

Отсюда можно сделать вывод, что все параметры удовлетворяют условиям проверки.

Рассмотрим эквивалентную схему входного каскада:

 

С0= С вых+ С м+ С вх

Yi=Y22, Yн=Yд+Yвх

Рассмотрим область СЧ:

эквивалентная схема на СЧ:

Оконечный каскад должен обеспечить К0=10,

, где S=0.017, Yд=0.6мСм Yi=0.089 мСм, Yвх=0.74мСм,

 

, где En=24B, Imax=2мА мСм, Rк=1/Yк=9.8кОм тогда:

 

Рассмотрим область НЧ:

эквивалентная схема на НЧ: На НЧ проявляется действие разделительной емкости, следовательно, необходимо определить, ее наминал:

, где Yн=Yд+Yвх=1.34 мСм, Yk=0.104 мСм, Yi=0.089 мСм, ωн=200π

, где М1н это частотные искажения на НЧ вносимые Ср.

 

Пусть М1н=0.96, тогда Ан равно:

Подставим полученные значения в формулу нахождения Ср и получим:

мкФ

 

Частотные искажения на НЧ вносятся не только Ср. но и Сэ, т.е. Мн=М1н·М2н

Из предварительного расчета следует, что Мн=1-0.5=0.5, тогда М2н, которое вносится емкостью в цепи эмиттера, будет равно:

Найдем емкость в цепи эмиттера:

, где ωн=200π, Rэ=2700Ом, F=1+S·Rэ=39, тогда

мкФ

Рассмотрим область ВЧ:

эквивалентная схема на ВЧ:

В области ВЧ крутизна становится частотно зависимой:

 

, где ωв=54000π, τ=3нс, S=0.017

 

Определим τв:

, при Ск=25пФ, rб=60Ом, S=0.017

Ф

Подставив, значения получим: нс

Определим коэффициент усиления на верхней частоте:

, при К0=10.8 получим:

Определив, коэффициент усиления на верхней частоте можно определить частотные искажения на ВЧ:

Частотные искажения на ВЧ вполне удовлетворяют всем условиям.