Расчет выходного каскада на транзисторах VT9-VT13

Институт геологии и нефтегазодобычи

Кафедра «Кибернетических систем»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе

По дисциплине «Электроника»

На тему «Проектирование автогенератора»

вариант 

 

Выполнил:

студент группы 

Иванов Н.А.

Проверила:

ассистент каф. КС

Сидорова А. Э.

 

 

Дата защиты_____________ Оценка___________

 

Тюмень 2014

Оглавление

1. Техническое задание на проектируемое устройство

2. Возможная область применения проектируемого устройства

3. Блок-схема

4. Расчет каскадов автогенератора

4.1 Расчет выходного каскада на транзисторах VT9-13

4.2 Расчет эмиттерного повторителя на транзисторах VT7,8

4.3 Расчет аттенюатора

4.4 Расчет эмиттерного повторителя на транзисторах VT5,6

4.5 Расчет элементов, составляющих мост Вина

4.6 Расчёт нелинейной отрицательной обратной связи

4.7 Расчет усилителя напряжения на транзисторах VT3,4

4.8 Расчет эмиттерного повторителя на транзисторах VT1-VT2

5. Расчет разделительных конденсаторов

6. Расчет частотных искажений на верхних частотах

7. Расчет АХЧ и ФЧХ усилителя напряжения на транзисторе VT4

8. Расчет параметрического стабилизатора напряжения

9. Расчет радиаторов

10. Технология изготовления печатных плат

11. Карты режимов

12. Спецификация элементов

13. Информационые источники

 

 

 

 

Техническое задание на проектируемое устройство

 

Требуется спроектировать автогенератор, удовлетворяющий следующим требованиям:

Выходная мощность: 6,4757 Вт

Сопротивление нагрузки: 32,7730 Ом

Рабочий диапазон частот: 65,0042 Гц … 65,0042 кГц

Коэффициенты частотных искажений

на нижних частотах: 1,0152

на верхних частотах: 1,269

Коэффициент нелинейных искажений: 0,0529 %

Емкость нагрузки: 200 пФ

Емкость монтажа: 150 пФ

 

Так же необходимо рассчитать аттенюатор, имеющий плавную и дискретную регулировку с ослаблением 0 дБ, -0,1231 дБ, -1,231 дБ, -12,31 дБ.

 

Область применения

 

Генераторы являются одними из наиболее важных и незаменимых элементов различных устройств. Генераторы используют при измерениях, в аппаратуре связи, автоматике и телемеханике. Проектируемое нами устройство также может быть использовано в радиоэлектронных устройствах в качестве генератора сигналов звуковой частоты.

 

 

Блок-схема

 

1. Мост Вина (фазирующая цепь), определяющая частоту колебаний;

2. Эмиттерный повторитель, служащий для согласования моста Вина 1 с усилителем напряжения 3;

3. Усилитель напряжения, обеспечивающий баланс фаз и баланс амплитуд;

4. Нелинейная отрицательная обратная связь, ограничивающая амплитуду колебаний;

5,7 Эмиттерные повторители – согласующие задающий генератор с усилителем мощности 8 и обеспечивающие необходимый режим работы аттенюатора 5;

6. Аттенюатор – служит для плавной и дискретной регулировки уровня выходного сигнала;

8. Усилитель мощности – служит для обеспечения заданной мощности на выходе проектируемого устройства.

 

 

Расчет каскадов схемы автогенератора

Расчет выходного каскада на транзисторах VT9-VT13

 

 

В данном каскаде при подаче напряжения Е_k будут протекать следующие токи:

Iд – +Ek, кэ VT12, R45, R42, R35, R34, -Ek

Iv0 – +Ek, R36, R37, R38, R39, кэ VT9, R40, -Ek

I12 – +Ek, кэ VT10, R43, кэ VT11, R44, -Ek

I34 – +Ek, кэ VT12, R45, кэ VT13, R46, -Ek

Iб9 – +Ek, кэ VT12, R45, R42, R35, бэ VT9, R40, -Ek

Iб10 – +Ek, R36, R37, R38, бэ VT10, R43, кэ VT11, R44, -Ek

Iб11 – +Ek, кэ VT10, R43, бэ VT11, кэ VT9, R40, -Ek

Iб12 – +Ek, кэ VT10, бэ VT12, R45, кэ VT13, R46, -Ek

Iб13 – +Ek, кэ VT10, R43, кэ VT11, бэ VT13, R46, -Ek

 

Т. к. по переменному току резистор R36 шунтирует нагрузку, сразу примем Ом. Округляя до стандартного значения имеем Ом.

Тогда Ом.

Определим амплитуды выходных тока и напряжения:

В.

А.

Предположим, что транзисторы VT12 и VT13 работают в идентичных режимах:

Пусть В.

Тогда В.

В.

Зададимся значениями напряжений бэ VT12, бэ VT13, а также напряжением на резисторах защиты:

В.

Тогда значение напряжения источника питания будет равно:

В. Принимаем В.

Найдем разницу В.

Тогда В.

Пусть А.

Тогда мА.

А.

А.

Вт.

По справочнику выбираем транзисторы VT12 и VT13, подходящие нашим условиям. В данном случае в качестве них выбираем транзистор KT850А, у которого В, А, Вт, МГц, пФ, .

А

А.

В.

А.

А.

Вт.

Вт.

Необходимо выбрать транзисторы VT10 и VT11, типа n-p-n и p-n-p соответственно, подходящие нашим условиям и имеющие схожие харатеристики. В данном случае в качестве VT10 выбираем транзистор КТ683A, у которого В, А, Вт, МГц, пФ, . В качестве VT11 выбираем транзистор КТ626Б, у которого В, А, Вт, МГц, пФ, .

мА.

А.

Зададимся А; В; В; В.

Тогда А.

В.

Вт.

По справочнику выбираем транзистор VT9, подходящий нашим условиям. В данном случае в качестве него выбираем транзистор КТ3117А-1, у которого В, А, Вт, МГц, .

В рассчитанных токах присутствует погрешность. Чтобы ее устранить, пересчитаем все токи, пользуясь методом итераций (последовательных пересчётов). Запишем пересчитанные значения токов: А, А, А, А, А, А, А, А, А.

В.

В.

В.

В.

В.

В.

Определим значение резисторов защиты:

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Определим значения других резисторов, используемых в данном каскаде.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом, Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем Ом.

Ом. Округляя до стандартного имеем

Ом. Для уменьшения емкости конденсатора С22 большую часть от суммы отдадим R42. Ом, Ом.

Произведём расчёт по переменному току:

Определим коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10-VT13.

Проверим правильность выбранного значения .

;

Данное условие выполняется.

Найдем входное сопротивление усилителя мощности:

Ом.

Ом.

Ом.

Исходя из мощности VT9, зададимся Ом.

Ом.

Тогда коэффициент усиления предварительного каскада

.

Коэффициент усиления всего усилителя мощности равен

.

Рассчитаем емкости конденсаторов (не разделительных), входящих в каскад:

мкФ.

Выбираем конденсатор С20 типа К50-16 на 150 мкФ, 50 В.

мкФ.

Выбираем конденсатор С21 типа К50-16 на 150 мкФ, 50В.

мкФ.

Выбираем конденсатор С22 типа К50-35 на 3300 мкФ, 63В.

мкФ.

Выбираем конденсатор С23 типа К50-16 на 150 мкФ, 50В.

 

Для улучшения качественных показателей нашего усилителя вводим отрицательную обратную связь. Глубину обратной связи определим исходя из требуемого коэффициента нелинейных искажений:

Входное сопротивление усилителя мощности

Ом.

Ом. Округляя до стандартного значения имеем Ом.

Входное эквивалентное сопротивление будет равно:

Ом.

.

Тогда Ом.

Округляя до стандартного значения имеем Ом.

Пересчитаем значение и .

и

Найдем коэффициент усиления усилителя с обратной связью:

Тогда требуемая амплитуда входного напряжения равна:

В.

Пересчет режимов работы резисторов дал следующие результаты, по которым и был выбран тип резисторов:

Тип	Номинал, Ом	Позиционное обозначение	Ток, мА	Напряжение, В	Мощность, Вт
МЛТ-0,125		R33	0,00779594	2,338781	0,018233
МЛТ-0,125		R34	0,00166586	3,998059	0,00666
МЛТ-0,125		R35	0,000603	3,74818	0,00226
МЛТ-0,125		R36	0,01292476	4,265171	0,055126
МЛТ-0,5		R37	0,01292476	20,67962	0,267279
МЛТ-0,125		R38	0,01292476	2,326457	0,030069
МЛТ-0,125		R39	0,01033981	3,722331	0,038488
МЛТ-0,125		R40	0,0129104	2,58208	0,033336
МЛТ-0,125		R41	0,00771679	13,89023	0,107188
МЛТ-0,125		R42	0,00091161	5,65197	0,005152
МЛТ-0,25		R43	0,09133497	1,826699	0,166842
МЛТ-0,25		R44	0,07151701	1,930959	0,138096
МЛТ-1	1,5	R45	0,67716155	1,015742	0,687822
МЛТ-1	1,5	R46	0,69422239	1,041334	0,722917

 

Пересчет напряжений на конденсаторах (не разделительных) дал следующий результат:

Позиционное обозначение	Напряжение, В
С20	3,722330887
C21	2,582079836
C22	7,18018041
C23	4,265

 

Пересчет режимов работы транзисторов дал следующие результаты:

Позиц. обозн.	Uкэ, В	Uбэ, В	Uкб, В	Iк, мА	Iб, мА	Iэ, мА	Pк, Вт
VT9	26.16614	1.009712	23.006073	.01249393	.00041646	.0129104	.326918
VT10	28.12533	.8540857	27.075467	.10339808	.00258495	.1059830	2.908105
VT11	28.11701	1.0415457	28.125329	.08616506	.00215413	.0883191	2.422704
VT12	28.93657	.8112368	28.117012	.65932553	.01723301	.6765585	19.07861
VT13	29.02926	.91224389	25.156425	.70655355	.01766384	.7242173	20.51072