Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC-связью

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Челябинский государственный агроинженерный университет

Контрольная работа

" Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC — связью"

студент: Арефкин Т. В

группа: 303

преподаватель: Савченко С. А.

Челябинск 2005

1. Задача

Задача: Рассчитать параметры усилителя, построенного по схеме рис. № 1, на вход которого подается сигнал амплитудой и_с от источника с внутренним сопротивлением R_c. Усилитель должен обеспечить в нагрузке R_H требуемую амплитуду выходного напряжения U_выхА.

Порядок расчета:

Выбор транзистора:

1. Составляем эквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этом структуру транзисторов, и отмечаю на ней все напряжения и токи:

2. Определяем требуемый коэффициент усиления К_иос усилителя, охваченного цепью ОС, по исходным данным задачи:

3. Находим коэффициент усиления К_и усилителя с разомкнутой цепью ОС:

Примечание. Далее расчеты ведутся для разомкнутой цепи ООС.

4. Находим коэффициент усиления отдельных каскадов, полагая, что они равны между собой, т. е.

5. Выбираем режим усиления класса А, характеризующийся минимальными нелинейными искажениями, и рассчитываем напряжение источника питания Е:

где — коэффициент запаса по напряжению.

Окончательно напряжение выбираем из стандартного ряда

Расчёт оконечного каскада усилителя:

6. Задаёмся сопротивлением резистора Номинальное сопротивление резистора выбираем из табл. П2.1:

Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи:

7. Рассчитываем выходную мощность каскада

8. Находим мощность рассеиваемую коллектором VT2:

где

9. Выбираем транзистор VT2 по величине и учитывая рекомендации из раздела 1.8:

Наиболее подходящим транзистором является КТ3102Б, его параметры:

10. Рассчитываем режим покоя транзистора VT2: * Задавшись конкретным значением одной из координат, определяют вторую координату, решая уравнение. Прямая, построенная в соответствии с уравнением на семействе статических выходных характеристик транзистора, называется нагрузочной прямой. Нагрузочная прямая, показанная на рис. 1, построена для случая, когда и .

1-я точка: ;

2-я точка:; .

11. Находим величины, при

при

12. Оцениваем реальный коэффициент усиления каскада по формуле:

13. Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором по току, и окончательно выбирают тип резистора.

Выбираем резистор МЛТ — 0,25 — 510 Ом ± 5%

14. Строим динамическую линию нагрузки (ЛН) на семействе выходных характеристик.

15. Определяем динамический режим работы транзистора. Для этого откладываем на оси абсцисс амплитуду выходного напряжения и делаем вывод о правильности выбора напряжения источника питания. Затем находим амплитудные значения тока коллектора и тока базы. Переносим значения тока на семейство входных характеристик и находим напряжение .

16. Находим сопротивление резистора R8, мощность, рассеиваемую им, а затем выбираем его тип:

Выбираем резистор МЛТ — 0,125 — 180 кОм ± 5%

17. Расчет делителя произведем задавшись значением

Пусть, тогда:

откуда

18. Определяем ток делителя, а затем рассчитываем мощность рассеивания резисторов и и выбираем их тип и номинал.

Выбираем резисторы: R5 — МЛТ — 0,125 — 510 кОм ± 5%

R6 — МЛТ — 0,125 — 20 кОм ± 5%

19. Вычисляем входное сопротивление оконечного каскада :

где

20. Определяем мощность, потребляемую базовой цепью транзистора VT2 от предыдущего каскада:

Расчёт предоконечного каскада усилителя:

21. Вычисляем выходную мощность предоконечного каскада

где К_зм — 1,1…1,2 — коэффициент запаса, учитывающий потери мощности в цепи смещения оконечного каскада.

22. Находим мощность Рк._Р, рассеиваемую коллектором VT1:

23. Принимая, с учетом падения напряжения на резисторе фильтра Rф, напряжение питания предоконечного каскада, выбираем транзистор VT1:

Наиболее подходящим транзистором является КТ201Б, его параметры:

24. Выбираем сопротивление резистора R3:

Пусть, тогда для

25. Рассчитываем режим покоя транзистора VT1:

Ш принимаем

;

Ш вычисляем ток базы покоя .

26. Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором R3, и окончательно выбираем его тип и номинал:

Выбираем резистор МЛТ — 0,125 — 8.2 кОм ± 5%

27. Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 в точке покоя :

28. Оцениваем коэффициент усиления предоконечного каскада:

29. Определяем амплитуду коллекторного тока транзистора VT1

Проверяем выполнение условия Iка1 Kn₁; 0,210мА<1мА.

30. Находим амплитудные значения тока базы и напряжения база-эмиттер транзистора VT1:

31. Вычисляем сопротивление резистора R4 и выбираем его номинальное значение и тип:

Выбираем резистор: R4 — МЛТ — 0,125 — 4.3 кОм ± 5%

32. Рассчитываем сопротивления резисторов R1 и R2; выбирают их тип и номинал

Расчет делителя произведем задавшись значением Пусть, тогда:, откуда

33. Определяем ток делителя, а затем рассчитываем мощность рассеивания резисторов и и выбираем их тип и номинал.

Выбираем резисторы: R1 — МЛТ — 0,125 — 2 кОм ± 5%

R2 — МЛТ — 0,125 — 47 кОм ± 5%

34. Вычисляем входное сопротивление предоконечного каскада R_ex1 в точке покоя:

где

35. Рассчитываем фактические коэффициенты усиления по напряжению оконечного К_и2 и предоконечного К_и1 каскадов, учитывая влияние всех элементов схемы:

36. Определяем общий коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС К_и, сравнивают его с величиной, полученной в п. З, и делают выводы о правильности расчетов:

37. Находим коэффициент передачи у цепи ООС, обеспечивающий заданную глубину обратной связи:

38. Рассчитываем сопротивление резистора обратной связи R_oc, используя выражение

откуда

Выбираем резисторы: R_ОС — МЛТ — 0,125 — 4.3 МОм ± 5%

Емкость конденсатора С_ос выбираем достаточно большой (С_ос?С5)

С_ос — К50 — 12 — 50В — 1мкФ

39. Проверяем выполнение условия

R4 + R_oc «R_Н

4300 + 4.3?10⁶ «460

Для того, чтобы цепь ООС не шунтировала выходной каскад усилителя.

40. Вычисляем входное сопротивление усилителя R_вхoc c замкнутой цепью ООС:

41. Рассчитываем емкости разделительных и эмиттерных конденсаторов: М_в = М_н=1,41

тогда

a

где

Выбираем: конденсаторы С1, С2, С4:

К50 — 12 — 12В — 2мкФ

конденсатор С5:

К50 — 12 — 50В — 1мкФ

42. Определяем значения Сф и Rф

Задаёмся падением напряжения на резисторе R_Ф на уровне

Выбираем: конденсатор С_Ф — К50 — 12 — 50В — 20мкФ

резистор: R_Ф — МЛТ — 0,125 — 1.6 кОм ± 5%

43. Вычисляем полный ток I₀, потребляемый усилителем от источника питания:

44. Рассчитываем к.п.д. усилителя: