Розрахунок підсилювача потужності типу ПП2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ

Кафедра електроприводу

Курсовий проект

за курсом «Електроніка і мікросхемотехніка»

на тему «Розрахунок підсилювача потужності типу ПП2»

Дніпропетровськ 2010 р

ЗМІСТ.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУГИ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

РОЗРАХУНОК колекторному ланцюзі ТРАНЗИСТОРОВ (VT7, VT8)

ОСТАТОЧНІ ТРАНЗИСТОРОВ

РОЗРАХУНОК КІЛ ТРАНЗИСТОРОВ VT5 і VT6

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ КІЛ ЗСУВУ

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ Вибір транзистора VT3

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ Вибір транзистора VT4

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ланцюга зворотного зв'язку

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДЕФФЕРЕНЦІАЛЬНОЙ СХЕМИ

ВИЗНАЧЕННЯ ЄМНОСТІ КОНДЕНСАТОРІВ

1ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА ПІДСИЛЮВАЧА ПОТУЖНОСТІ ТИПУ ПП2

ПЕРЕЛІК ЕЛЕМЕНТІВ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Пристрій біполярного транзистора

Біполярним транзистором називається електронний прилад з двома взаємодіючими pn-переходами і трьома або більше висновками. Pn-переходи утворюються трьома близько розташованими областями з чергуються типами електропровідності: pnp чи npn. Такі транзистори називають біполярними, оскільки їх робота заснована на використанні в якості носіїв заряду як електронів, так і дірок. Зразковий вид структури і позначення на схемах біполярних транзисторів представлені на рис.3.1, а. Жирною рискою показані невипрямляющіе контакти висновків; на рис.3.1, б дано позначення npn транзистора і pnp транзистора.

Рис. 3.1

Більшість біполярних транзисторів виготовляється на основі кремнію. Частіше використовується структура npn, тому що в цьому випадку основними носіями є електрони, а вони більш рухливі ніж дірки. Нижче будуть розглядатися в основному біполярні транзистори типу npn, проте висновки в основному справедливі і для біполярних транзисторів типу pn-р, з тією лише різницею, що пряме і зворотне напруга у них мають протилежний знак в порівнянні з npn.

Незважаючи на гадану симетрію структури біполярного транзистора по відношенню до бази, p - n-переходи його несиметричні. Область емітера має більш високу концентрацію основних носіїв у порівнянні з колектором. Часто область емітера позначають з плюсом: n + - емітер, n - колектор, підкреслюючи тим самим більш високу концентрацію електронів у емітер. Емітер виконує роль постачальника основних носіїв заряду до колектора. Через велику концентрацію електронів емітер має високу провідність (чи мале об'ємний опір). База є більш високоомній областю в порівнянні з емітером. Основних носіїв в ній - дірок - тут мало. Однак дірки є неосновними носіями в областях емітера і колектора.

До емітерного-базового переходу зазвичай прикладається щодо невелику пряму напругу. Тому потужність, що розсіюється в області емітера, порівняно невелика, колекторний перехід знаходиться зазвичай під досить великим зворотною напругою, що призводить до великої потужності, що розсіюється в ньому. Тому цей колекторний перехід має набагато більшу площу в порівнянні з емітером. По конструкції і технології виготовлення розрізняють біполярні транзистори сплавні, епітаксійних-дифузійні, планарні.

Робочої областю транзистора є так звана активна область кристала, розташована безпосередньо під емітерного переходу. Необхідна взаємодія між переходами забезпечується малою товщиною бази, яка у сучасних транзисторів менше дифузійної довжини L і не перевищує кількох мікрометрів. При цьому струм одного переходу сильно впливає на струм іншої, і навпаки. База транзистора може бути легована нерівномірно і рівномірно за своїм обсягом. У базі з нерівномірним розподілом атомів домішки (неоднорідна база) утворюється внутрішнє електричне поле, що приводить до дрейфу носіїв заряду і прискоренню руху носіїв через базу. У однорідної базі рух носіїв пов'язано тільки з дифузією. Тому перший тип транзисторів називають дрейфовий, а другий - бездрейфовимі. Дрейфові транзистори більш швидкодіючі.

Режим роботи біполярного транзистора і основні фізичні процеси

Залежно від поєднання знаків і значень напруг на pn-переходах транзистора розрізняють такі режими його роботи:

а) активний режим - на емітерний перехід подано пряму напругу, а на колекторний перехід - зворотне;

б) режим відсічення - на обидва переходу подані зворотні напруги (транзистор замкнений);

в) режим насичення - на обидва переходу подані прямі напруги (транзистор повністю відкритий);

г) інверсний активний режим - напруга на емітерний перехід зворотне, на колекторному - пряме.

Режими відсічки та насичення характерні для роботи транзистора в якості електронного ключа; активний режим використовують при роботі транзистора в підсилювачах. Інверсне включення використовується рідко, наприклад, в схемах двонаправлених перемикачів, при цьому транзистори повинні мати симетричні властивості в обох напрямках. У режимі відсічення обидва переходу замкнені, через них проходять незначні зворотні струми, що еквівалентно великим опору переходів. У першому наближенні можна вважати, що всі струми рівні нулю, а між висновками транзистора має місце розрив (см.ріс.3.2, а).

Рис. 3.2

У режимі насичення через обидва переходу проходить невеликий прямий струм. У першому наближенні можна вважати всі висновки закороченому. Кажуть, що транзистор «стягується в точку».

Більш складна картина струмів в транзисторі спостерігається при різних полярностях напружень на переходах, тобто в активному режимі. Рис. 3.3 ілюструє принцип роботи транзистора в активному режимі.

Тут показані області p - n-переходів і потоки електронів і дірок в результаті взаємодії переходів в активному режимі.



Рис. 3.3

Через зміщений у прямому напрямку емітерний перехід проходить досить невеликий прямий струм, обумовлений рухом основних носіїв заряду (в даному випадку - електронів). Електрони пролітають через pn-перехід і инжектируются (впорскуються) в область бази; при цьому дірки з області бази проходять через перехід в емітер (для них pn-перехід також зміщений у прямому напрямку). Але оскільки емітер має велику концентрацію домішок, то потік електронів з емітера в базу набагато сильніше потоку дірок з бази в емітер. Саме електронний потік і є головною дійовою особою в транзисторі типу n-pn (аналогічно дірки - в транзисторі типу pn-р).

Через дифузії і дрейфу (у дрейфових транзисторах) електрони рухаються в бік колекторного переходу, прагнучи рівномірно розподілитися в товщі бази. Так як база має дуже малу товщину і мале число дірок, більшість розігнати ще у емітер електронів не встигає рекомбінувати в базі, вони досягають колекторного pn-переходу, де для них, як для неосновних носіїв в області бази, зворотна напруга переходу не є бар'єром, і вже в колекторі електрони потрапляють під притягує дію прикладеної зовнішньої напруги, утворюючи в зовнішньому ланцюзі колекторний струм I К. У результаті рекомбінації частини електронів з дірками бази утворюється струм бази I Б, спрямований у протилежний від колектора бік, і колекторний струм виявляється дещо менше емітерного. Через колектор також тече зворотний струм неосновних носіїв - дірок, викликаний зворотним зміщенням колекторного переходу.

Способи включення біпролярного транзистора

Біполярний транзистор, як керований прилад з трьома висновками, може бути описаний двома родинами вольтамперних характеристик (ВАХ): сімейством вхідних ВАХ і сімейством вихідних ВАХ. Вид їх визначається способом включення в схему транзистора, а саме: який з трьох висновків є спільним з джерелами живлення і навантаження.

Вхідними ВАХ транзистора є залежності вхідного струму транзистора від вхідної напруги при заданому постійному напруженні на виході:

вихідними ВАХ є залежності вихідного струму від вихідної напруги при заданому постійному вхідному струмі (або, рідше, напрузі):

.

Можливі три схеми включення (за кількістю висновків) біполярного транзистора: із загальною базою (ПРО), загальним емітером (ОЕ) і загальним колектором (ОК). На рис.3.4. представлені ці схеми включення транзистора разом з полярністю джерел живлення, причому зазначена полярність забезпечує активний режим. Напруги звичайно відлічуються щодо спільного висновку транзистора.

Рис. 3.4.

У довідниках зазвичай даються сімейства ВАХ транзисторів, включених по схемі ПРО або ОЕ. Однак основні необхідні параметри транзистора можна розрахувати для інших схем включення, знаючи їх для якої-небудь однієї.

Зазначимо, що включення транзистора, наприклад, відмінним від ПРО способом, не відображає ніяких нових фізичних ефектів в транзисторі. Крім того, при розрахунках схем з транзисторами на комп'ютерах з допомогою моделюючих програм найчастіше взагалі ніяк не враховується спосіб включення. Програми використовують математичні моделі транзистора, які є єдиними для всіх схем включення. Однак, аналіз характеристик і параметрів різних схем включення часто полегшує розуміння принципу роботи схеми і отримання деяких попередніх результатів.

Розрахунку підсилювача потужності типу ПП2.

Дано: P Н = 15Вт; R Н = 8Ом; U ​​ВХ = 2 ... 2,5 В; діапазон робочих частот

f = 40 Гц ... 16 кГц, режим роботи - в класі В.


ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУГИ ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ

У емітерний ланцюга транзисторів кінцевого каскаду (VT 7, VT 8) включені стабілізуючі резистори R 12 = R 13.

C урахуванням цих резисторів напруга одного джерела живлення (або суми двох джерел E = U S 1 + U S 2 при двополярної харчуванні) в режимі роботи підсилювача в класі В одно:

(1.1)

= 34 В

де ξ = 0,95 - коефіцієнт використання напруги джерела живлення,

Зазвичай приймають:

R 12 = R 13 = 0,05 R Н (1.2)

R 12 = R 13 = 0,05 ∙ 8 = 0.4Ом

6

Остаточно приймаємо стандартні значення напруг U S 1 = U S 2

з ряду: 9; 12; 15; 20; 24; 30; 36 В. Приймаються U S 1 = U S 2 = 20 В.

Вибираємо резистори R 12 R 13 по ряду Е24.

РОЗРАХУНОК колекторному ланцюзі ТРАНЗИСТОРОВ (VT7, VT8) Крайовий каскад

Амплітудне і чинне значення напруги на навантаженні:

U H m = U S 1 / (1,1 ... 1,2) U H m = 20 / 1,1 = 18.1 У (2.1)

U H = U H m / √ 2 U H = 18.1 / √ 2 = 12.8 (2.2)

Максимальна напруга між колектором і емітером

U K Е max ≈ Е U K Е max ≈ 34 В (2.3)

Максимальний струм колектора

I K 8 max = U H m / R H I K 8 max = 18.1 / 8 = 2.3 А (2.4)

Постійна складова струму колектора

(2.5)

Потужність, споживана від джерела живлення

(2.6)

Максимальна потужність, що розсіюється на колекторі одного транзистора

(2.7)

Для кінцевого каскаду вибираються транзистори, з паспортними параметрами [8,9, 15], що перевищують розрахункові::

Р K max пасп> Р K 8 max; I K max пасп> I K 8 max; U K Е max пасп> U K Е max

Виконавши ці умови приймаємо транзистор КТ 817Б паспортні параметри якого рівні: Р K max пасп = 25Вт; I K max пасп = 3А; U K Е max пасп = 45 B; U БЕ = 5В. Додаткові необхідні параметри транзистора h 21 E = 25, струм бази відсічення I б0 = 0.6 mA.

I Б = I К / h 21 E
















124 mA





















0. 6 mA


Струм колекторів транзисторів V T 7 і VT 8 в режимі спокою:

; (2.8)

Струми бази кінцевих транзисторів

, (2.9)

де, h 21 E - паспортне значення динамічного коефіцієнта посилення вибраних транзисторів по струму.

РОЗРАХУНОК КІЛ ТРАНЗИСТОРОВ VT5 І VT6

Найбільший струм колектора (рис.2)

I К5 max = I К6 max = I Б7 max = 124мА. (3.1)

Найбільша розсіюється на колекторі потужність:

, = 20 ∙ 0.037 = 0.75 B т (3.2)

де: I Б7 СР = I K 5 СР = I Б7 max / Π = 0.124/3.14 = 0.037 A (3.3)

Найбільше напруга:

= 20 +18.1 = 38.1 B (3.4)

Вибираємо (комплементарні и е пари транзисторів), таких типів:

КТ 807А (n - p - n), КТ216А (p - n - p)

з параметрами:

= 10Вт = 0.75Вт

= 100В = 60В

= 0.5А = 10 m A

h 21 E = 20 h 21 E = 20

= 4 В = 30 В

Максимальний струм бази транзисторів VT 5 і VT 6

I Б 5 max = I До 5 max / h 21E I Б 5 max = 0.5 / 20 = 0.025 A (3.5)

Струм бази спокою

I К5 Q за паспортними даними транзистора = 1 mkA.

I Б5 Q = I К5 Q / H 21 E I Б5 Q = 1 / 20 = 0.05 mkA. (3.6)

Опору резисторів R 10, R 11:

Вважаючи I K 5 СР ≈ I Е5 СР, отримаємо

, 151Ом (3.7)

де: U R 12 = I K 7 СР * R 12. U R 12 = 1.46 * 0.4 = 0.59 B (3.8)

Вибираємо по ряду Е24, = 150 Ом.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ КІЛ ЗСУВУ

Напруга зсуву:

= 19.1 У (4.1)

Інакше:

,

тобто: R 6 / R 7 = (U СМ / U R 6) - 1 R 6 / R 7 = (19.1/18.5) - 1 (4.2)

Звідки R6 = 97 O м

Виходячи зі сказаного нижче за законом Ома U R 7 = 0.6 В.

Переймаючись струмом = (0,2 ... 0,5) мА і беручи R 7 = 3 кОм, отримаємо R 6, в якості якого вибираємо подстроєчний резистор з опором, великим розрахункового, приймаємо подстроєчний резистор СП5 - 35А.

Вибираємо резистор R 7 по ряду Е24

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ Вибір транзистора VT3

Найбільший струм колектора транзистора VT 3:

(5.1)

Найбільша потужність, що розсіюється на колекторі

(5.2)

0.79 Вт

Напруга

U КЕ max = (U S 1 + U СМ / 2) U КЕ max = (20 + 19.1 / 2) = 29.55 У (5.3)

Вибираємо транзистор типу, КТ911В, з наступними паспортними параметри:

, , ,

, 20.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ Вибір транзистора VT4.

Найбільший струм колектора транзистора VT 4

I К6 max = 124 mA; h 21 E = 20.

I Б 6 max = I До 6 max / h 21E = 124/20 = 6.2mA.

(6.1)

Найбільша потужність, що розсіюється на колекторі:

(6. 2)

Вибираємо транзистор, наприклад, КТ3102Д з паспортними параметрами:

, , ,

, 200.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ланцюга зворотного зв'язку

= 3 * 0.025 = 0.075 A

Розрахунок резисторів R 8, R 9

(7.1)

O м

= 210 Ом

- Вибираємо резистори по ряду Е24.

(7.2)

Вибираємо конденсатори по ряду Е24, типу К10-47 А з номінальною напругою 100В.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОЇ СХОДИ ПОСИЛЕННЯ

Придатними для диференціальної ступеня (VT 1, VT 2) є транзистори з великим коефіцієнтом посилення (наприклад, КТ3102Д). Параметри транзисторів:

, , ,

, 200.

При цьому струм бази

I Б1 = I K 1 max / h 21 E I Б1 = 100/200 = 0.5 mA (8.1)

Напруга на базах транзисторів VT 1, VT 2

U Б1 = U Б2 = - R 1 * I Б1 (8.2)

R 1 = 4 Ом

Вибираємо резистор R 1 по ряду Е24

I Б 3 = I K3 max / h 21E = 0.075/20 = 3.8 mA (8.3)

РОЗРАХУНОК ЗАЛИШИЛИСЯ ОПОРІВ СХЕМИ

Опору резисторів R 2, і R 3:

R 2 = U БЕ 3 / (I К1 - I Б3) R 2 = 3 / (4 -3.8) = 15 O м (8.4)

Вибираємо резистор R 2 по ряду Е24

R 3 = (U Б1 - U БЕ 1 - U S 2) / (I К1 + I К2). (8.5)

R 3 = (2 - 0.7 +20) / (0.1 + 0.1) = 100 Ом.

Вибираємо резистор R 3 по ряду Е24

,

де k-коефіцієнт посилення передостанній щаблі.

= 10 Ом (8.6)

Вибираємо резистор R 5 = 50Ом по ряду Е24

Вибираємо резистор R 4 по ряду Е24

Визначення ємності конденсаторів

, Звідси

Використовуючи формулу ,

де і знаходимо

(9.1)

Вибираємо конденсатори по ряду Е24, типу К10-47 А з номінальною напругою 100В.

, Де звідси

(9.2)

= 2.8 мкФ

Вибираємо конденсатори по ряду Е24, типу К50-16 з номінальною напругою 50В.

ДРУКОВАНА ПЛАТА ПІДСИЛЮВАЧА ПОТУЖНОСТІ ТИПУ ПП2


ДРУКОВАНА ПЛАТА ПІДСИЛЮВАЧА ПОТУЖНОСТІ ТИПУ ПП2


ПЕРЕЛІК ЕЛЕМЕНТІВ

Позначення

Найменування

До л

Прим.


Резистори



R 1


1


R 2


1


R3


1


R4


1


R5


1


R6

СП5-35А

1


R7


1


R8


1


R9


1


R10




R11




R12




R13





КОНДЕНСАТОРИ



С1

К10-47 А

1


С2

К50-16

1


С3

К10-47 А

1



ТРАНЗИСТОРИ



VT1

КТ3102Д

1

n - p - n

VT2

КТ3102Д

1

n - p - n

VT3


КТ911В

1

n - p - n

VT4


КТ3102Д



1


n - p - n


VT5


КТ807А


1

n - p - n

VT6



КТ216А


1


p - n - p

VT7



КТ817Б


1

n - p - n


VT8

КТ817Б


1

n - p - n



СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Скаржепа В.А. , Луценко А.Н. Е лектроніка і мікросхемотехніка. ч.1. Електронні пристрої інформаційної автоматики: Підручник / За заг. ред. А.А. ща Краснопрошин .- К.: Ви шк., 1989.-431 с.

  2. Гусєв В.Г. , Гусєв Ю.М. Електроніка.Учеб. посібник для вузів. -М.: Висш.шк., 1991.-622 с.

  3. Алексенко А.Г. , Шагурін І.І. Мікросхемотехніка.-М.: Радіо ісвязь, 1990.-496с.

  4. Забродін Ю.С. Промислова електроніка. Підручник для вузов.-М.: Висш.шк., 1982.-496 с.

  5. Горбачов Г.Н., Чаплигін Є.Є. Промислова електроніка / Под ред. В.А. Лабунцова.-М.: Вища школа, 1988.-320 с.

  6. Руденко В.С., Сенько В.І., Тріфонюк В.В. Основи промислової електроніки .- К.: Вища шк., 1985.-400 с.

  7. Прянішніков В.А. Електроніка: Курс лекцій .- СПб.6 КОРОНА принт, 1998 .- 400 с.

Довідники

  1. Терещук Р.М., Терещук К.М., Сєдов С.А. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої. Довідник радіолюбітеля.-К.: Наукова думка, 1988.

  2. Джерела електроживлення радіоелектронної апаратури: Довідник / Г. С. Найвельт, К. Б. Мазель, Ч. І. Хусаїнов та ін, Під ред.Г.С.Найвельта.-М.: Радіо і зв'язок, 1985 .- 576 c .

  3. Тітце У., Шенк К. Напівпровідникова схемотехніка. Довідник .- М.: 1983.

  4. Пухальський Г.І., Новосельцева Т.Я. Проектування дискретних пристроїв на інтегральних мікросхемах: Довідник .- М.: Радіо і зв'язок, 1990, -304 с.

  5. Воробйов М.І. Проектування електронних пристроїв: Учеб. Посібник .- М.: Вищ. шк. 1989, -223 с.

  6. Александров К.К., Кузьміна Є.Т. Електротехнічні креслення і схеми .-

М.: Вища школа, 1990 .- 288 с.

  1. Партала О.М. Радіокомпоненти та матеріали: Довідник.-К.: Радіоаматор, М.: кубки-а, 1998, -720 с.

  2. Бірюков С.А. Застосування інтегральних мікросхем серії ТТЛ.-М.: «Патріот», МП «Символ-Р», Радіо, 1992.-120 с.

  3. Бірюков С.А. Цифрові пристрої на МОП-інтегральних мікросхемах .- М.: Радіо і зв'язок, 1996.-196 с.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
88.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок широкосмугового підсилювача потужності
Розрахунок транзисторного резонансного підсилювача потужності
Вибір схем видачі потужності електростанції типу АЕС
Вибір схеми видачі потужності електростанції типу АЕС
Розрахунок імпульсного підсилювача
Розрахунок трансформаторного підсилювача
Розрахунок підсилювача на дискретних елементах
Розрахунок різницевого підсилювача вичітателя на ОУ
Проектування і розрахунок підсилювача електронного модуля
© Усі права захищені
написати до нас