Выходной усилитель мощности (VT9, VT10, VT11, VT12, VT13)

Институт геологии и нефтегазодобычи

Кафедра «Кибернетических систем»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе

По дисциплине «Электроника»

На тему «Проектирование усилителя мощности»

вариант 

 

Выполнил:

студент группы 

Иванов Н.А.

Проверила:

ассистент каф. КС

Сидорова А. Э.

 

 

Дата защиты_____________ Оценка___________

 

Тюмень 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ................................................................................................... 3

2. БЛОК-СХЕМА УСЛИТЕЛЯ.................................................................................................... 4

3.2. Эмиттерный повторитель (VT7,VT8)............................................................................. 10

3.3. Аттенюатор........................................................................................................................ 12

3.4. Эмиттерный повторитель (VT5,VT6)............................................................................. 13

3.5. Усилитель напряжения (VT4).......................................................................................... 15

3.6. Усилитель напряжения (VT3).......................................................................................... 17

3.7. Эмиттерный повторитель (VT1,VT2)............................................................................. 20

4. РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ........................................................................... 22

5. ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ НА ВЕРХНИХ ЧАСТОТАХ............................................. 23

6. АЧX И ФЧХ УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ..................................................................... 24

7. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ.................................................................................. 25

8. РАСЧЕТ РАДИАТОРОВ....................................................................................................... 26

10. КАРТЫ РЕЖИМОВ.............................................................................................................. 28

10.1 Резисторы.......................................................................................................................... 28

10.2 Транзисторы..................................................................................................................... 29

10.3 Конденсаторы................................................................................................................... 29

10.4 Стабилитроны.................................................................................................................. 29

11. СПЕЦИФИКАЦИЯ.............................................................................................................. 30

11.1 Резисторы.......................................................................................................................... 30

11.2 Транзисторы..................................................................................................................... 30

11.3 Конденсаторы................................................................................................................... 30

11.4 Стабилитроны.................................................................................................................. 30

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................................... 31

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Требуется спроектировать и рассчитать усилитель мощности со следующими параметрами:

1. На выходе обеспечивать мощность P_вых=6.381 Вт при нагрузке R_н=9.412 Ом.

2. Входное сопротивление усилителя: R_вх=18.29 кОм.

3. Входное напряжение усилителя: U_вх=0.0123 В.

4. Частотный диапазон работы усилителя: от f_Н = 25.45 Гц до f_В = 650∙f_Н = 16543 Гц.

5. Значения частотных искажений: М_н = 1.0264, М_в = (М_н – 1)∙1.25+1 = 1.033.

6. Значение коэффициента нелинейных искажений, который должен обеспечивать выходной каскад усилителя мощности K_f = 0.0720 %.

7. Аттенюатор с ослаблениями 0; А; 9А; 17А; 60А, где А = -0.810 Дб.

8. Начальное напряжение база-эмиттер выходного каскада U_{БЭ нач} max = 0.978 В.

9. Ёмкость монтажа C_М = 100 пФ.

10. Ёмкости нагрузок для двух каскадов автогенератора C_Н1=172 пФ, C_Н2=62 пФ.

БЛОК-СХЕМА УСЛИТЕЛЯ

Назначение элементов блок-схемы:

1. Эмиттерный повторитель – служит для согласования усилителя напряжения 2 с исходным источником сигнала;

2. Усилитель напряжения – служит для усиления сигнала, поступающего от источника сигнала через эмиттерный повторитель 1;

3. Усилитель напряжения – служит для усиления сигнала, поступающего от усилителя 2;

4. Эмиттерный повторитель – служит для согласования усилителя напряжения 3 с аттенюатором 5;

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

6. Эмиттерный повторитель – служит для согласования аттенюатора 5 и выходного каскада – усилителя мощности – 7;

7. Усилитель мощности – служит для обеспечения заданной мощности на выходе проектируемого устройства. Транзисторы в данном случае работают в режиме А.

РАСЧЕТ КАСКАДОВ УСИЛИТЕЛЯ

Выходной усилитель мощности (VT9, VT10, VT11, VT12, VT13)

1. Амплитудные значения тока и напряжения:

; ;

;
;

2. Мощность выходных транзисторов VT12 и VT13:

; где h_A – КПД, равный 35 %.

3. Напряжение на VT12 и VT13:

; где U₀-запас транзистора по насыщению, равный 2 В ;

;

4. Напряжение источника питания :

Где ; ;

5. Напряжение питания примем равным 35 В.

6. Напряжение на VT12 и VT13:

;

7. Выберем тип транзисторов VT12 и VT13 (n-p-n), соответствующий найденным параметрам;

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ, В	Ikmax, A	βmin	fгр, МГц	Cк, пФ	Iко, мА
VT12	КТ815А	n-p-n	10	40	1,5	40	3	60	0,1
VT13	КТ815А	n-p-n	10	40	1,5	40	3	60	0,1

 

8. Токи покоя и токи базы выходных транзисторов:

;

; ;

;

9. Ток покоя транзистора VT10: .

10. Напряжения на транзисторах VT10 и VT11:

11. Выберем тип транзисторов VT10 и VT11,соответствующий найденным параметрам;

 

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ, В	Ikmax, A	βmin	fгр, МГц	Cк, пФ	Iко, мА
VT10	КТ815А	n-p-n	10	40	1,5	40	3	60	0,1
VT11	КТ626А	p-n-p	6,5	45	0,5	40	45	150	0,1

12. Сквозной ток через транзисторы VT10 и VT11:

.

13. Токи покоя и токи базы транзисторов VT10 и V11:

;

;

;

14. Для обеспечения максимальных усилительных свойств транзистора VT9, будем считать, что .

15. Напряжение на резисторе R41: .

16. Напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT9:

17. Выберем тип транзистора VT9, соответствующий найденным параметрам

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ, В	Ikmax, A	βmin	fгр, МГц	Cк, пФ	Iко, мА
VT9	КТ373Б	n-p-n	0,15	25	0,05	150	100	60	0,05

18. Сквозной ток через транзистор VT9:

19. Ток базы: .

20. Выбираем ток делителя : .

21. Величина сопротивления резисторов R46 и R47:

Þ

Þ

22. Величина сопротивления резистора R44:

Þ

23. Значение напряжения U_БЭ12:

24. Величина сопротивления резистора R45:

Þ

25. Значение напряжения U_БЭ13:

.

26. Величина сопротивления резистора R40:

Þ

27. Значение напряжения U_R40:

28. Значение напряжения U_БЭ10,11:

29. Величина сопротивления резистора R41:

Þ

30. Значение напряжения U_R39:

31. Величина сопротивления резисторов R38 и R39:

;

, .

32. Величина сопротивления резистора R36:

Þ

33. Значение напряжения U_БЭ9:

34. Величина сопротивления резисторов R37 и R42:

Ом

, .

35. Коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10-VT13:

36. Входное сопротивление выходного каскада в целом:

37. Величина R_k~ для предварительного каскада равна

;

;

38. Входное сопротивление транзистора VT9:

;

;

;

39. Коэффициент усиления предварительного каскада:

;

;

40. Глубину параллельной ООС по напряжению:

41. Входное сопротивление выходного каскада без ООС:

Ом Þ R35=910 Ом

42. Эквивалентное сопротивление:

Значение сопротивления резистора R43:

Ом Þ

43. Коэффициент усиления выходного каскада с ООС:

;

;

44. Напряжение на входе усилителя:

.

45. Значения емкостей конденсаторов:

;

;

;

.