Міністерство сільського господарства і продовольства Республіки Білорусь
Білоруський Державний Аграрний Технічний Університет
Кафедра АСУП
Курсова робота
"Розрахунок підсилювача напруги низької частоти"
Варіант № 22
Виконав студент
1еа групи другого курсу Аеф
Тарасевич П. Г.
Мінськ 200 9
Завдання № 1
1. Розрахувати підсилювач напруги низької частоти (каскад попереднього посилення), що працює на вхідний ланцюг наступного каскаду, виконаного на такому ж транзисторі. Транзистори включені за схемою з загальним емітером і мають еміттерную стабілізацію точки спокою.
2. Змоделювати і дослідити розраховану схему на ПЕОМ, уточнити параметри елементів схеми, одержати тимчасові діаграми, амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики за допомогою програми "Microcap".
Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 1, де послідовно наведені такі параметри підсилювального каскаду:
1. Тип транзистора і його закордонний аналог.
2. Uвх - вхідна напруга, В.
3. KU - коефіцієнт посилення по напрузі.
4. EK - напруга живлення, В.
5. fн - нижча робоча частота, Гц.
У результаті розрахунку визначити (Додаток А, рисунок 1):
1. Параметри елементів схеми: Rk, Rе, R1, R2.
2. Визначити ємності розділових конденсаторів C1, C2, і блокувального конденсатора Cе.
У результаті моделювання і дослідження на ПЕОМ:
1. Створити принципову електричну схему підсилювача.
2. Уточнити параметри елементів схеми для отримання заданого коефіцієнта підсилення.
3. Отримати тимчасові діаграми для вхідної і вихідної напруги (залежність Uвх від часу t і залежність U вих від часу t).
4. Отримати АЧХ і ФЧХ.
Вихідні дані:
1. КТ3108В (2 N 3250 A)
2. U вх = 200 mB;
3. K U = 3.5;
4. E k = 14 B;
5. F н = 200Гц ;
6. = 100 ;
7. = 60 В.
Виробляємо вибір режиму роботи транзистора по постійному струму.
Знаходимо амплітуду струму колектора Ikm, для цього визначаємо:
- Значення вихідної напруги:
Uвих = Uвх ⋅ KU = 0,2 ∙ 3,5 = 0,7 В;
- Опір колектора вибираємо з умови:
Rk ≈ (0.5 ÷ 2) kOм
Вибираємо Rk ≈ 1kOм.
де R H-опір на виході підсилювального каскаду (опір навантаження або по-іншому, вхідний опір наступного каскаду);
При визначенні R H виходимо з умови:
R k>> R H.
Визначивши орієнтовно R H, проводимо перевірку правильності цього значення:
R H = 0,05 ∙ R k = 0,05 ∙ 1000 = 50 Ом.
I km = 0.7/50 = 14 мА.
Визначимо постійну складову струму колектора:
I ko ≥ 14 мА / 0,7 = 20 мА.
Значення U ке0 приймаємо рівним типовим значенням U ке0 = - 5В.
На вихідних характеристиках (Додаток А, рисунок 2) відзначаємо точку спокою П з координатами I k0, U ке0 і знаходимо I б0 Цю точку П переносимо на сімейство вхідних характеристик (Додаток А, рисунок 3) і визначаємо при даних I б0 і U ке0 значення напруги база-емітер U бе0.
Визначаємо вхідний опір транзистора з ОЕ змінному струму за вхідною характеристиці транзистора. Для цього проводимо дотичну в робочій точці (на сімействі вхідних характеристик дотична проводиться ближче до прямолінійного ділянки, рисунок 3) і знаходимо тангенс кута нахилу в цій точці, тобто Δ U бе і Δ I б.
Rвх е = Δ U бе / Δ I б = 0,06 В / 0,2 мА = 300 Ом.
Визначаємо загальний опір колекторному ланцюзі постійного струму:
R k + R е = (14В-5В) / 20мА = 450 Ом
Зробимо розрахунок схеми УНЧ по змінному струму:
- Визначаємо коефіцієнт посилення каскаду без ООС:
До без ООС = 50 ∙ 50/300 = 8,3
КООС = K U = 3,5
- Коефіцієнт передачі ланцюга ОС підсилювача з ООС:
γ = (8,3-3,5) / 8,3 • 3,5 = 0,167
- Визначаємо опір, що стоїть в ланцюзі емітера і забезпечує ООС в підсилювачі:
R е = (0,167 • 50 • 50) / (50 +1) = 8,2 Ом
Уточнюємо опір колектора:
R k = (R k + R е) - R е = 450-11 = 439 Ом
Знаходимо опір резисторів у ланцюзі бази:
R 1 = R 2 = 14-20,2 ∙ 8.2/0.0002 = 70 кОм
Визначаємо ємність блокувального конденсатора Cе:
C е ≥ h21 / (2 Π f н (R і + R вх е.) MC е. -1) =
= 50 / (2 ∙ 3.14 ∙ 200 (433.7 +300) ∙ 1.18-1 = 87 мкФ
- Де R І внутрішній опір джерела підсилюється сигналу
R І = 1 / 439 +1 / 70000 +1 / 70000 = 433.7Ом
Коефіцієнт частотних спотворень враховує вплив блокувального конденсатора на частотні спотворення:
MCе = 1,18
Тоді, Cе ≥ 87 мкФ
Визначаємо ємності розділових конденсаторів С1 і С2:
З 2 ≥ 1 / (2 Π f н (R H + R k) Мс 2-1) = 1 / 200 ∙ 2 ∙ 3.14 (1000 +50) ∙ 1.09-1 = 1.7 мкФ
Тоді С2 ≥ 1.7 мкФ
З 1 ≥ 1 / (2 Π f н (R вх + R вих) Мс 1-1) = 1 / 200 ∙ 2 ∙ 3.14 ∙ 300 ∙ 1.09-1 = 3 мкФ
-Не-де Rвих вихідний опір подільника. Якщо Rвих невідомо, то зазвичай вважають Rвих = 0, в цьому випадку С1 беруть з деяким запасом.
С1 ≥ 3мкФ
Загальне вхідний опір УНЧ:
R вх вус = R вхе + R е (h21 е. +1) = 300 +8.186 (50 +1) = 717.5 Ом
Принципова електрична схема підсилювача з розрахованими параметрами елементів за допомогою програми "Microcap"
Отримані часові діаграми для вхідної і вихідної напруги
Отримані АЧХ і ФЧХ розрахованого КК: