Тема занятия Расчет двухтактного трансформаторного каскада мощного усиления в режиме А Цель занятия Овладеть методикой расчета транзисторных каскадов усиления Исходные данные
Порядок выполнения заданияПринципиальная схема двухтактного каскада мощного усиле- ния в режиме А приведена на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 - Принципиальная схема однотактного транзи- сторного каскада мощного усиления Расчет двухтактного каскада в режиме А, вследствие симмет- рии схемы, ведут для одного плеча на половину заданной мощно- сти. Расчет, начинаю с определения мощности сигнала P, , которую который должен.отдавать транзистор P Pвых , (2.1) 2т где т - КПД выходного трансформатора выбирается из таб- лицы 2.1. Таблица 2.1 - Зависимость т от выходной мощности трансформатора
Выбранное значение т=0,7 P 2,4 = 1,71 [Вт] 2*0,7 Подводимая к транзистору от источника питания мощность составит P0 P A (2.2) где A =0,45 - КПД каскада в режиме А. =3,8 [Вт] P0 1,71 Для нахождения положения рабочей точки зададимся падени- ем напряжения на сопротивлении первичной обмотки трансформа- тора Ur1 0,1*10,5 = 1,05 [В] Ur1 0,1Ек (2.3) и падением напряжения на сопротивлении эмиттерной стабилизации URэ (0,05 0,3)Ек (2.4) Выбранный коэффициент 0,1 URэ 0,1*10,5 = 1,05 [В] Определяем напряжение покоя цепи коллектор-эмиттер Uкэ0 Ek Ur1 URэ (2.5) Uкэ0 10,5 1,05 1,05 = 8,4 [В] Максимальное напряжение, которое должен выдержать тран- зистор, составит Uкэдоп Uкэ0 (0,3 0,4) (2.6) Uкэдоп 8,4 = 21 [В] 0,4 Выбранное значение 0,35 Ориентировочное значение тока покоя определяется зависи- мостью Iк0ор 3,8 Iк0ор 8445[А] P0 Uкэ0 (2.7) На основании расчетов Р , Р0 , Uкэдоп , Iкдоп , fв выбирается транзистор и приводятся его технические параметры: Pmax , Uкэдоп , Uкэнас , Iкдоп , max , min , fгр , Ск : Выбранный транзистор КТ817Б Определяем амплитуду выходного напряжения Uвых m Uкэm Uкэ0 Uкэ нас (2.9) Uвых m Uкэm 8,4 0,6 = 7,8 [В] и вычисляем необходимую амплитуду выходного тока для обеспе- чения требуемой выходной мощности Iкm 2P Uкэm . (2.10) 2*1,71 Iкm 7843[А] По статической входной характеристике транзистора (рисунок 2.3) определяю минимальный ток базы, при котором входная ха- рактеристика транзистора принимает линейную зависимость. Рисунок 2.3 - Входная характеристика транзистора Вычисляем минимальный ток коллектора Iкmin min Iбmin (2.11) Iк min 405[мА] Тогда максимальный ток коллектора составит Iк max Iк min 2Iкm (2.12) Iк max 200 ( 2*0,43) = 200,86 [мА] Уточняем значение тока покоя коллектора Iк0 Iк min Iкm (2.13) Iк0 200 0,43200,43[мА] Определяем сопротивление нагрузки выходной цепи переменному току (2.14) R к 7,8 = 18 [Ом] 40 Определяем максимальный ток базы (2.15) Iб max Iкmax min = 50 [мА] Iб max 200,86 40 На семействе входных характеристик отмечаю точку А , со- ответствующую току Iб min , и точку Б , соответствующую току Iб max и определяю напряжения Uбэ max и Uбэ min , которые обес- печивают эти токи. Определяю средний за период необходимый размах входного тока, который должен обеспечить предыдущий каскад, при наихудшем транзисторе Iвхm Iбm Iб max Iбmin . (2.16) 2 50-5 Iвхт Iбm = 2 = 22,5 [мА] [А] Определяю средний за период размах входного напряжения Uвхm 1-0,88 Uвхт Uбэm = 2 = 0,06 [В] [А] Uбэm Uбэ max Uбэ min 2 (2.17) и напряжение покоя Uбэ0 Uбэmin Uбэm. (2.18) Uбэ0 806094[В] Входная мощность каскада определяется из выражения (2.19) 22,5*0,06 P вх 35[Вт] а входное сопротивление транзистора переменному току составит 0,06 RвхТр = 22,5 = 0,02 [Ом] (2.20) При этом коэффициенты усиления по мощности и по напря- жению можно определить из выражений Kм 1,71 Kм = 1,35 = 1,21 P Pвх 7,8 Ku = 0,06 = 130 , (2.21) Значение сопротивления в эмиттерной цепи находится по формуле Rэ URэ URэ (2.22) Iэ0 Iк0 2,4 Rэ 200,43 [Ом] Значения сопротивлений резисторов в цепи смещения транзи- стора определяю следующими выражениями R2 (5 15) RвхТр , (2.23) Выбранное значение 10, тогда R2 50,0020,03 [Ом] R1 R2 Eк Uбэ0 URэ (2.24) Uбэ0 U Rэ 0,03*(10,5-0,94-1,05) [Ом] R1 0,940523 Определяю входное сопротивление каскада переменному току Rвх R1R2 RвхТр R1R2 R1RвхТр R2 RвхТр . (2.25) 4,23 * 0,03 * 0,002 Rвх ,230,03,230,020,030,02 232[Ом] Выходной трансформатор рассчитывают, как трансформатор с активной нагрузкой. Его коэффициент трансформации определяют по формуле n (2.26) n = 0,8 Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора находят из выражений r1 c 1 c 2Rк (1 т) , (2.27) Коэффициент с=0,6 0,5 r1 51873,3[Ом] r2 1 Rн (1 т) (2.28) 1 c т 1 0,3 r2 52071 [Ом] Коэффициент с берут от 0,5 до 0,7. Необходимую индуктивность первичной обмотки трансфор- матора определяют из выражения L1 0,16(2Rk r1) , (2.29) где 0,16 * (2 * 18 – 3,1) L1 = 9000 * = 0,0004 = 4 * 10-4 [Гн] L1 = 4 [мГн] М нт - коэффициент частотных искажений, вносимый трансформатором в области нижних рабочих частот. М ,дБ М 10 20 М 1,8/200,9 (2.30) Приложение 1 Параметры некоторых транзисторов
Приложение 2 Входная характеристика транзистора КТ817А
Iб, мА 80 60 40 20 0 0,4 0,6 0,8 1,0 Uбэ, В Приложение 3 Шкала номинальных значений сопротивлений
Приложение 4 Шкала номинальных значений конденсаторов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра РТИКС Дисциплина: «Электроника и схемотехника вычислительных систем» Отчет контрольной работы на тему: «РАСЧЕТ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ» Выполнил: Принял: ст.гр ІТІРу-19-1 доц.каф. РТИКС Вотінов К.О. Битченко А.Н. Харьков 2019 |