Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Підсилювач потужності

Підсилювач потужності

Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська Державна Академія Залізничного Транспорту


Кафедра “Транспортний зв’язок”


ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ


Пояснювальна записка курсового проекту

з дисципліни “Електроніка та мікросхемотехніка”


Харків

2008

Зміст


Вступ

1 Попередній розрахунок підсилювача

1.1 Типова структурна схема підсилювача

1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду

1.3 Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів

1.4 Розподіл спотворень по каскадах

2 Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду

2.1 Розрахунок схеми на комплементарних транзисторах

2.2 Особливості розрахунку схеми на складених транзисторах

3 Розрахунок вхідного і проміжного каскадів

3.1 Розрахунок каскаду по постійному струму

3.2 Розрахунок резисторного каскаду з ЗЕ

3.3 Розрахунок каскадів на мікросхемах

4 Розрахунок узагальнюючих параметрів і схеми НЗЗ

4.1 Розрахунок якісних показників підсилювача

4.2 Розрахунок електричних параметрів підсилювача

Висновок

Список літератури

Вступ


У наш час однією із самих швидко розвиваючих і перспективних галузей науки та техніки є електроніка. Зараз практично неможливо знайти яку-небудь галузь промисловості у якій би не використовувалися електронні вимірювальні прилади, пристрої автоматики й обчислювальної техніки. Але всього цього не було б без винаходу напівпровідних пристроїв, у тому числі транзисторів і діодів, які є тими елементарними цеглинками, з яких і будується сучасний будинок електроніки. Спочатку, транзистор був розроблений саме як підсилювальний прилад, покликаний замінити громіздкі електронні лампи, а вже пізніше став використовуватись як основний елемент логічних схем. З тих пір практично всі електронні підсилювачі виконуються на основі транзисторів.

Пристрій, призначенний для підсилення вхідного сигналу за рахунок енергії джерел живлення називається підсилювачем. Важливим типом підсилювача є підсилювач потужності. Будучи або самостійними пристроями, або частиною більш складних апаратів, підсилювачі знайшли широке застосування в радіомовленні, звуковому кіно, техніці звукозапису, телебаченні, радіолокації й радіонавігації, ядерній фізиці, медицині й біології, системах автоматики й т.д. У даному курсовому проекті зроблений розрахунок підсилювача потужності на транзисторах і мікросхемі.

1 Попередній розрахунок підсилювача


Типова структурна схема підсилювача

Як вхідний каскад підсилювача використовують резистивний підсилювач на мікросхемі ОП. З метою одержання основного підсилення сигналу, яке здійснюється проміжним каскадом, використовують схему на транзисторі за схемою ЗЕ, отже саме він володіє найбільшим коефіцієнтом підсилення.

З метою забезпечення в навантаженні Підсилювач потужності необхідної потужності Підсилювач потужності, в якості вихідного каскаду підсилювача використовуємо безтрансформаторну двотактну схему, яка володіє малими габаритами і широким діапазоном частот.


Підсилювач потужностіПідсилювач потужності


Рисунок 1.1 Типова структурна схема підсилювача


1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду


За відомою потужністю на виході Підсилювач потужності=8 Вт і опором навантаження Підсилювач потужності=4 Ом визначають амплітуду напруги на виході:


Підсилювач потужностіПідсилювач потужності


Розраховуються необхідні коефіцієнти підсилення за напругою і потужністю:


Підсилювач потужності;


Підсилювач потужності;


деПідсилювач потужності,Підсилювач потужності- ЕРС і внутрішній опір джерела сигналу;

Підсилювач потужності- потужність на вході підсилювача при вхідному опорі Підсилювач потужності.

Так як напруга джерела живлення Підсилювач потужності не задана, то її необхідно визначити зі співвідношення:


Підсилювач потужності,


де Підсилювач потужності, n=1, Підсилювач потужності;

Підсилювач потужностінапруга насичення транзистора (0,5… 2 В);

Підсилювач потужності амплітуда напруги сигналу на виході;

Підсилювач потужності(3…5)В- запас напруги, що враховує температурну нестабільність каскаду.


Підсилювач потужностіВ


Підсилювач потужності


Підсилювач потужностіВ

З ряду номінальних джерел вибираємо двополярне джерело живлення:

Підсилювач потужностіВ Підсилювач потужності В Підсилювач потужності В.

Вибираємо схему каскаду за вихідною потужністю:

Вихідна потужність – більше 1…5 Вт,

Режим транзисторів – В,

Схема каскаду-двотактний без трансформаторний каскад з ЗЕ на складених транзисторах.

Транзистори для вихідного каскаду вибираються за потужністю розсіювання на колекторі при максимальній робочій температурі, за максимальними величинами напруги і струму, а також за верхньою робочою частотою.

Якщо підсилювач забезпечує в навантаженні потужність Підсилювач потужності, то орієнтовне значення потужності, що розсіюється на колекторі, буде дорівнювати:


Підсилювач потужностіВт


де, Підсилювач потужності- для без трансформаторного каскаду;

Підсилювач потужності- коефіцієнт використання транзистора;

Підсилювач потужності- коефіцієнт, що враховує тип схеми ( двотактна ).

Для забезпечення надійної роботи підсилювача потужність повинна бути менше граничної потужності розсіювання транзистора при максимальній температурі навколишнього середовища Підсилювач потужності

Вибір транзистора вихідного каскаду проведемо відповідно до наступних умов:

Підсилювач потужності

Підсилювач потужності

Підсилювач потужності Вт

Визначимо максимально допустиму напругу:


Підсилювач потужності В


Гранична частота підсилення струму транзистора в схемі з ЗЕ Підсилювач потужності в обраного транзистора повинна задовольняти умові:


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності Гц

Транзистор повинен забезпечити в навантаженні амплітуду струму:


Підсилювач потужності А


Максимальний припустимий струм колектора Підсилювач потужності повинен задовольняти умові:


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності А

Обраний транзистор КТ817А задовольняє умовам, які наведені вище.


Таблиця 1.1 Параметри транзистора КТ817А

Тип Структура

Підсилювач потужностіМГц

Макс. доп. Параметри

Підсилювач потужності




Ркмакст, Вт Iк, А Uкэ, В
1 2 3 4 5 6 7
КТ817А n-р-n 3 25 3 25 20

Перевіримо умову:


Підсилювач потужності Гц


Для схеми на складених транзисторах, крім вихідного транзистора, необхідно вибрати комплементарну пару, що задовольняє наступним умовам:

1) Підсилювач потужності Вт

2) Підсилювач потужності А

3) Підсилювач потужності В

4) Підсилювач потужності Гц

Обрані транзистори ГТ402А, ГТ404А задовольняють умовам, які наведені вище.


Таблиця 1.2 Параметри транзисторів ГТ402А, ГТ404А

Тип Структура

Підсилювач потужностіМГц

Макс. доп. Параметри

Підсилювач потужності




Ркмакст, Вт Iк, А Uкэ, В
1 2 3 4 5 6 7
ГТ402А р-n-р 1 4 0,5 25 30
ГТ404А n-р-n





Перевіримо умову:


Підсилювач потужності Гц

Підсилювач потужності
На вихідних характеристиках транзистора будується лінія навантаження, що проходить через точки “P” – ( Підсилювач потужності/b; 0 ) і “M” – (Підсилювач потужності/b-Підсилювач потужності; Підсилювач потужності), де b=2- для без трансформаторної схеми. Точки: “P” (12;0) “M”(4;2).

Рисунок 2. Вхідні та вихідні характеристики транзистора КТ817А


За амплітудою базового струму за допомогою вхідної характеристики визначається амплітуда вхідної напруги Підсилювач потужності=1,1-0,65=0,45В, а за ними - вхідний опір вихідного каскаду Підсилювач потужностіОм і величина ЕРС передкінцевого каскаду з вихідним опором Підсилювач потужностіОм


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності В


Коефіцієнт підсилення кінцевого каскаду за потужністю орієнтовано визначається за формулою:


Підсилювач потужності;

Орієнтовано коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою дорівнює:


Підсилювач потужності;


1.3 Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів


Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів полягає у визначенні числа каскадів, типів і схем включення транзисторів чи мікросхем.

Амплітуда вхідної напруги і струму кінцевого каскаду:


Підсилювач потужності В


Для передкінцевого каскаду вибирається транзистор з потужністю, яка розсіюється на колекторі ( стоці ),


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності Вт,


і максимально припустимим струмом колектора ( стоку ),


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності А

і максимально допустимою напругою колектор емітер:


Підсилювач потужності В

Обраний транзистор КТ815В задовольняє умовам, які наведені вище.


Таблиця 1.3 Параметри транзистора КТ815А

Тип Структура

Підсилювач потужностіМГц

Макс. доп. Параметри

Підсилювач потужності




Ркмакст, Вт Iк, А Uкэ, В
1 2 3 4 5 6 7
КТ815В n-p-n 3 1 1,5 60 40

Перевіримо умову:


Підсилювач потужності Гц


Коефіцієнти підсилення проміжного каскаду по потужності та напрузі:


Підсилювач потужності


Амплітуда вхідного струму передкінцевого каскаду:


Підсилювач потужності А


Амплітуда вхідної напруги передкінцевого каскаду:

Підсилювач потужності В


Вхідний опір передкінцевого каскаду:


Підсилювач потужності Ом


Підсилювач потужності
Рисунок 3.Вихідні та вхідні характеристики транзистора КТ815В


Мікросхеми для вхідного і проміжного каскадів вибирають за величинами вхідного струму, напруги й опору наступного каскаду. У використовуваної мікросхеми припустимий опір навантаження повинен бути менше, а величини максимальної вихідної напруги і струму (Підсилювач потужності і Підсилювач потужності)- більше відповідних вхідних величин наступного каскаду.

Умови вибору мікросхеми:

Підсилювач потужності

Параметри обраної мікросхеми представлені в таблиці 1.4


Таблиця 1.4 Параметри мікросхеми КР140УД1

Тип Коефіцієнт підсилення, тис Частота одиничного посилення, МГц Швидкість наростання вихідної напруги, V В/мкс Максимальний струм, мА Максимальна напруга, В Мінімальний опір, кОм Напруга живлення, В Струм споживання, мА Максимальна вхідна напруга, В Вхідний опір, кОм Вихідний опір, Ом

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
КР140УД1 2 5 0,5 3 6 1 12,6 8 1,5 300 100

Перевіримо умову вибору:


Підсилювач потужності Гц


1.4 Розподіл спотворень по каскадах


Нелінійні спотворення цілком відносять на вихідних каскад. Щоб забезпечити малий рівень нелінійних спотворень у проміжних каскадах величини струму колектора і напруги колектор-емітер у робочій точці вибирають у 1,3…1,7 рази більше амплітуд перемінних складових струму і напруги.

Орієнтовно рівень нелінійних спотворень кінцевого каскаду можна оцінити за коефіцієнтами підсилення по струму в точках “P”, “M”.


Підсилювач потужностіПідсилювач потужності,Підсилювач потужності А,Підсилювач потужності А,


Підсилювач потужності,Підсилювач потужності А,Підсилювач потужності А,


Підсилювач потужності,


Підсилювач потужності;


Підсилювач потужності%


Величина коефіцієнта нелінійних спотворень (КНС) Підсилювач потужності оцінюється за співвідношенням цих коефіцієнтів для двотактного каскаду з режимом В- вище приблизно в 1,5 рази.


Підсилювач потужності< 2%


Отже місцевий НЗЗ не потрібний.

Лінійні спотворення в області нижніх частот вносяться розділовими і блокувальними конденсаторами, а також трансформаторами ( при їх наявності). Знаючи число і тип каскадів, можна визначити число елементів, що вносять спотворення, і сумарну величину спотворень:


Підсилювач потужностідБ


Підсилювач потужності дБ


Так як Підсилювач потужності, то не треба вводити НЗЗ.

Спотворення в області верхніх частот:

Підсилювач потужності дБ,


Підсилювач потужності дБ,


Підсилювач потужності дБ;


де Підсилювач потужності.

Сумарна величина спотворень Підсилювач потужності (дБ) повинна бути менше припустимої Підсилювач потужності дБ.

0,24 дБ < 2 дБ, отже НЗЗ не потрібний.

2 Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду


2.1 Особливості розрахунку схеми на складених транзисторах


Схема простого двотактного безтрансформаторного підсилювача наведена на рисунку 4.


Підсилювач потужності

Рисунок 4. Схема простого двотактового безтрансформаторного підсилювача


Складений транзистор у кінцевому каскаді, маючи високий вхідний опір, полегшує роботу передкінцевого каскаду і дозволяє одержати від нього велику амплітуду сигналу.

Методика розрахунку схеми на складених транзисторах цілком збігається з розрахунком простої схеми на комплементарних транзисторах. При цьому використовують параметри складеного транзистора, які можна визначити з наступних співвідношень:


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності Ом


Підсилювач потужностіОм


Номінальне значення R3=R4=33 Ом.


Підсилювач потужності В


де Підсилювач потужності параметри транзисторів VT1, VT2;

Підсилювач потужності параметри транзисторів VT3,VT4;

Підсилювач потужності напруги зсуву транзисторів VT1 і VT3.

Розрахунок починається з визначення параметрів робочої точки: Підсилювач потужності В і Підсилювач потужностіА для режиму В. На вихідних статичних характеристиках обраних транзисторів у координатах Підсилювач потужності будується лінія навантаження, що проходить через точки Підсилювач потужності і Підсилювач потужності-

(12;0)і (0;3);

Підсилювач потужності

Рисунок 5.Вихідні та вхідні характеристики транзистора КТ817A


Знаючи необхідну амплітуду напруги в навантаженні Підсилювач потужності, визначаємо Підсилювач потужності В,

За допомогою вхідної статичної характеристики обраного транзистора, визначаємо:


Підсилювач потужності А,


Підсилювач потужності В, Підсилювач потужності В,


Підсилювач потужності мА,


Підсилювач потужності А,


Підсилювач потужності В,Підсилювач потужностіПідсилювач потужності В,


Підсилювач потужностіВ,Підсилювач потужності В,

Підсилювач потужності мА;Підсилювач потужності А,

Підсилювач потужності В;


Постійний струм бази Підсилювач потужності визначається зі співвідношення:


Підсилювач потужності А


Оцінюємо задану потужність:


Підсилювач потужності


Підсилювач потужності Вт

У схемі з ЗК діє місцевий НЗЗ, глибина якого:


Підсилювач потужності,


деПідсилювач потужності

Підсилювач потужності

Резистори R1, R2 і діод VD ставляться в схемі, якщо вихідний і перед кінцевий каскади розділені конденсатором. Тоді опори R1, R2 приймають однаковими з розрахунку:


Підсилювач потужності,


де Підсилювач потужності


Підсилювач потужності Ом


Підсилювач потужності

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: