РАСЧЕТ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА
1. Схема электрическая принципиальная двухтактного оконечного каскада усилителя мощности (УМ) представлении на рис.6.2.1.
а) б)
Рис. 6.2.1. Схема электрическая принципиальная оконечного каскада УМ при работе транзисторов в режимах: а) В; б) АВ
2. Определяем величину амплитуд тока и напряжения в нагрузке
Im = = 0,118А,
Um = = @ 5,92 В.
3.Находим величину напряжения источника питания при двухполярном питании выходного каскада,
Е¢ = 1,25Um = 1,25 × 5,95 = 7,4 В.
Выбираем ближайшее стандартное значение Е = 9В.
4.Определяем максимальное значение мощности, рассеиваемой коллектором транзистора выходного каскада при его работе в режиме В.
Рк макс = = 0,165 Вт.
Здесь ÷zн÷ – модуль сопротивления нагрузки; j – угол сдвига фаз между током и напряжением в нагрузке (для чисто активной нагрузки j = 00). (Максимальное значение мощности, рассеиваемой коллектором транзистора выходного каскада при его работе в режиме А-В определяем из выражения: Рк макс = Iк0 ∙E + , где Iк0= 0,1Im выбранное значение тока покоя транзисторов выходного каскада.
Рк макс =0,118∙ 0,1 ∙ 9 + 92 /(3,142 ∙ 50 ∙cos0o) = 0,272 Вт.)
5. Определяем требования, предъявляемые к транзисторам выходного каскада по току, напряжению, рассеиваемой мощности и частотным свойствам:
Iк доп ³ 1,25Im = 1,25 × 0,118 = 0,15 А,
Uкэ доп ³ 2,15Е = 2,15 × 9 = 19,35 В,
Рк доп ³ 1,2 Рк макс = 1,2 × 0,165 = 0,198 Вт
при работе транзисторов выходного каскада в режиме В,
Рк доп ³ 1,2 Рк макс = 1,2 × 0,272 = 0,326 Вт при работе транзисторов выходного каскада в режиме АВ,
f1/h21Э > fв = 3 × 103 Гц,
где f1 - частота единичного коэффициента усиления по току транзисторов оконечного каскада, h21Э - статический коэффициент передачи транзистора по току. Выбираем комплементарную пару транзисторов КТ503Б и КТ502Б: КТ503Б – тип n-p-n, Рк доп = 350 мВт, Uкэ доп = 40 В, Iк доп = 150 мА, h21э = 80…240, f1 = 5 МГц; КТ502Б – тип р-n-p, Рк доп = 350 мВт, Uкэ доп = 40 В, Iк доп = 150 мА, h21э = 80…240, f1 = 5 МГц. 6. Для проверки полученных значений параметров выходного каскада производим построение нагрузочной прямой и кусочно-линейной аппроксимации выходных ВАХ транзистора КТ503Б. Из паспортных данных находим – напряжение насыщения Uкэ нас = 0,2 В (типовое) при Iкнас = 10 мА и Iбнас = 1 мА. Определяем крутизну линии критического режима:
.
Определяем величину амплитуды тока базы, соответствующую максимальному значению амплитуды тока нагрузки:
.
Определяем значение тока коллектора для построения нагрузочной прямой:
.
Находим координаты точки для построения линии критического режима. Для этого полагаем I*к нас = 0,2А, тогда
U*кэ нас = I*к насSкр = 0,2 / 0,05 =4 В.
По найденным точкам производим построение линий критического режима и нагрузочной примой. Результаты построения показаны на рис.6.2.2.
Рис. 6.2.2. Нагрузочная прямая и линейно-кусочная аппроксимация выходной ВАХ транзистора КТ503Б
По результатам построения из рис.1 определяем максимальное значение тока коллектора Iк макс = 0,128А и минимальное значение напряжения Uкэ мин = 2,6 В. Определяем максимальное значение тока базы
Iб макс = Iк макс / h21э мин = 0,128 / 80 = 0,0016 А = 1,6 мА.
7. Построение входной и проходной ВАХ Учитывая, что , где Is0 – обратный ток коллектора (для КТ503 - Is0 ≤ 1 мкА), φТ – термодинамический потенциал (для нормальных условий φТ = 26 мВ), получим, что для Iк макс = 0,128 А значение Uбэ макс = 0,305 В. Находим значение тока Iк0, соответствующее точке покоя
Iк макс/15 ≤ Iк0 ≤ 0,9(Iк макс – Im)
0,128/15 ≤ Iк0 ≤ 0,9(0,128 – 0,118)
0,0085 ≤ Iк0 ≤ 0,009.
Выбираем Iк0 = 0,009 А и вычисляем соответствующее ему значение Uбэ0 = 0,237 В. Находим приращение напряжения на базе DUбэm, соответствующее максимальному значению тока базы.
DUбэ max = Uбэ max - Uбэ0 = 0,305 – 0,237 = 0,068 В
Находим значение тока Iб0, соответствующее точке покоя:
Iб0 = Iк0/ h21э мин = 9 / 80 = 0,11 мА.
Линейно-кусочная аппроксимация входной и проходной ВАХ для транзистора КТ503Б, построенная по найденным значениям характерных точек, представлена на рис.6.2.3.
Рис. 6.2.3. Линейно-кусочная аппроксимация входной и проходной ВАХ транзистора КТ503Б
8. На основе полученных данных определяем амплитуду напряжения на входе оконечного каскада
Uвх.ок = Um + DUбэ max = 5,92 + 0,068 = 5,988 В
и максимальную мощность, отдаваемую в нагрузку
= 0,41 Вт.
Проверяем выполнение условий:
Iк макс < Iк макс доп,
0,128 А < 0,150 А;
Pн ≤ Pн макс,
0,35 Вт ≤ 0,4 Вт.
Таким образом, выбранный режим работы выходного каскада обеспечивает заданное значение мощности в нагрузке. Максимальное значение тока коллектора транзистора не превышает допустимого значения, т.е. транзисторы и режим их работы выбраны верно. 9 Находим номиналы резисторов делителя напряжения:
R1 = R4 = (E - Uбэ0)/10Iб0 = (9 – 0,237)/(10∙0,11∙10-3) = 7,9∙103 Ом;
R2 = R3 = Uбэ0/9Iб0 = 0,237/(9∙0,11∙10-3) = 239 Ом.
Из стандартного 5% ряда номиналов резисторов выбираем резисторы R1 = R4 = 8,2 кОм, R2 = R3 = 240 Ом. 10 Определяем сопротивление делителя R1…R4, приведенное ко входу оконечного каскада
Rд ≈ R1 ∙ R4/(R1 + R4) = 8,2∙103∙8,2∙103/(8,2∙103 + 8,2∙103) = 4,1∙103 Ом.
11 Определяем входное сопротивление оконечного каскада: - В режиме В
Rвх ок В ≈ Rн(h21э мин + 1) = 50(80 + 1) = 4050 Ом.
Исходя из полученного значения Rвх в предварительном усилителе можно использовать операционные усилители с допустимой величиной сопротивления нагрузки Rн min £ 4, 05 кОм.
- В режиме АВ
Rвх ок АВ ≈ Rвх ок В ∙ Rд/( RвхОК В + Rд) =
= 4,05∙103∙4,1∙103/(4,05∙103 + 4,1∙103) = 2,04∙103 Ом.
Исходя из полученного значения Rвх в предварительном усилителе можно использовать операционные усилители с допустимой величиной сопротивления нагрузки Rн min £ 2, 04 кОм.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (336)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |