Розробка підсилювача звукових частот з потужним вихідним каскадом, виконаним по трансформаторній схемі - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Розробка підсилювача звукових частот з потужним вихідним каскадом, виконаним по трансформаторній схемі

Розрахунок однотактного та двотактного трансформаторних підсилювачів потужності на біполярному транзисторі. Розрахунок схеми узгодження, потужності колекторного кола, блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом. Вибір радіатора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
ККД однотактного підсилювача потужності класу А менше 50 %, то з метою підвищення ККД застосовують двотактні каскади, ККД яких досягає 80 %. Двотактні каскади працюють в класах AB або B. З метою зменшення нелінійних спотворень використовують клас AB.
При цьому величину струму I КП вибирають рівною: I КП =(0,050.,5)·I Кmax , тим самим забезпечуючи виконання умови: I КП >I Б звр . В результаті відсікається сама нелінійна область ВАХ транзистору.
Принципова схема двотактного трансформаторного підсилювача потужності має вигляд представлений на рисунку 1.
Рисунок 1 - Схема двотактного трансформаторного підсилювального каскаду
Транзистори VT 1 і VT 2 ідентичні. Положення робочої точки по постійному струму забезпечується дільником R 1 ||R 2 . Зважаючи на великі струми бази величини R 1 і R 2 виходять порядку сотень Ом. Таким чином R 1 і R 2 зменшують ККД підсилювача. Для зменшення шунтуючого впливу резисторів R 1 і R 2 замість них застосовують діоди, які вибираються також як і для однотактних підсилювачів потужності.
На практиці додатково встановлюють резистори R 0 =(0,11) Ом. Вони не розраховуються і служать для зрівнювання колекторних струмів транзисторів VT 1 і VT 2 а також для збільшення термостабільності каскаду. Розрахунок каскаду по постійному струму не відрізняється від розрахунку каскаду з ЗЕ.
Недоліком даної схеми є наявність трансформатора із загальною точкою. Якщо W' 1 =W'' 1 , то сердечник трансформатора Tр 2 не випробовує вимушеного підмагнічування, оскільки по постійному струму I Кm1 =I Кm2 .
На базу VT 1 і VT 2 сигнали приходять в протифазі. Коли відкритий VT 1 , закритий VT 2 . Тому для струмів I К1 і I К2 можна записати наступне співвідношення:
Вираз для магнітного потоку має наступний вигляд: Ф=A·(I К1 -I К2 ).
Підставляючи замість I К1 і I К2 співвідношення, одержимо: Ф=A·(I К12 +I К22 );
На величину коефіцієнта нелінійних спотворень впливають тільки непарні гармоніки (парні гармоніки не співпадають по фазі на , а непарні співпадають по фазі, тому щодо сердечника трансформатора парні гармоніки знищуються, а непарні збільшуються в два рази). Отже при розрахунку необхідно враховувати 3-ю, 5-у і т.д. гармоніки. Необхідно враховувати також коефіцієнт асиметрії b=(0,050,1).
Транзистори VT 1 і VT2 вибираються по трьох критеріях (струм, напруга, потужність).
При розрахунку двотактного каскаду ВАХ для VT 1 і VT 2 суміщають.
I Кm =I Кmax -I Кmin ;U Кm =E К -U Кmin ;U КЭmax 2·E К
Е К вибирають виходячи з наступної умови: E К =U' Н max +(11,5); де U' Нmax - амплітуда напруги на навантаженні, приведена до первинної обмотки трансформатора.
E К (1.11.2)(U' Нmax +1);I Кmax >I Нmax (с запасом у 2 рази);
Для двотактного підсилювача потужності розрахунок ведеться для одного плеча оскільки параметри обох плечей однакові.
Середнє значення колекторного струму транзистора VT 1 за період роботи схеми визначається таким чином:
Рисунок 2 - ВАХ VT 1 і VT 2 при розрахунку двотактного каскаду
Потужність, споживана від джерела живлення (P 0 ) за період роботи схеми визначається із співвідношення:
Величиною ·I Kп можна нехтувати оскільки I Km >>·I Kп .
Т.к. U Km E K , тому На практиці ККД складає 6570%.
1. Розрахунок двотактного трансформаторного підсилювача потужності на біполярному транзисторі
- потужність, споживана навантаженням Р Н =5 Вт;
- верхня гранична частота підсилення f В =16 кГц;
- коефіцієнт нелінійних спотворень г=0,50%;
- діапазон робочих температур: +0...+55 o C;
Крайовий каскад, будучи основним споживачем потужності від джерела живлення, вносить найбільші нелінійні спотворення. У двотактному каскаді допускаються пульсації напруги (струму) джерела живлення в три-п'ять раз більше, ніж в однотактному. Якщо потужність не перевищує 20 мВт, застосовують однотактний каскад. При потужності 2070 мВт вигідно використовувати двотактний каскад в режимі АВ, а при більшій потужності тільки в режимі В.
З трьох можливих схем включення транзисторів найпоширеніша із загальним емітером. Її застосування дозволяє одержати задану вихідну потужність при меншій, в порівнянні з іншими схемами, вхідну потужність, що витрачається. Відносно високий рівень нелінійних спотворень, що є основним недоліком каскаду з ЗЕ, не так сильно позначається при використовуванні двотактної схеми зважаючи на компенсацію парних гармонік. Він може бути також зменшений введенням негативного зворотного зв'язку і підбором транзисторів з мінімальним розкидом параметрів. Скористаємося схемою двотактного трансформаторного підсилювача потужності, представленої на рисунку 2.
1. Вибір ККД трансформатора виконуємо по таблиці залежності ККД від потужності.
Таблиця 1 - Залежність ККД трансформатору від потужності.
Вибираємо ТР =0,8. Діапазон зміни (0,75 - 0,85).
2. Перевіримо заданий по умові транзистор на відповідність умовам експлуатації
У двотактному каскаді кожний з двох транзисторів повинен забезпечувати половину необхідної потужності. Виходячи з цього міркування, розраховуємо необхідну допустиму потужність, розсіювану на колекторі одного транзистора.
де К - ККД каскаду. Для транзисторів, що працюють в режимі AB К =(0,35 0,78). Вибираємо ККД каскаду рівним К =0,5.
Гранична частота транзистора повинна бути в 510 разів більше граничної частоти в навантаженні:
Виходячи з одержаних даних, вибираємо транзистор КТ802А [13, 416], n-p-n параметри якого: U К Е max =60 В, I Кmax =5 А, f ГР =3 МГц, P Кmax =50 Вт. U Кнас =2,5 В при Т К ?+25? С. h 21 Е =30. При температурі корпусу більше 25 0 С. P Кmax [Вт]=(T Kmax -T K )/R TП-К , де R TП-К =2,5 0 С/В - тепловий опір перехід - корпус, T Kmax =100 0С - максимальна температура корпусу.
P Кmax =(T Kmax -T K )/R TП-К =(100-55)/2,5=18 Вт.
3. Вибір робочої точки транзистора VT 1 по постійному струму
Робочу точку необхідно вибирати так, щоб виконувалися наступні умови: Напруга живлення каскаду повинна мати стандартне значення Е К , [див. додаток Б] при цьому повинна виконуватися умова:
Робоча точка по постійному струму у режимі AB звичайно знаходиться на вихідних ВАХ транзистора VT 1 на величині струму колектора:
Пряма навантаження по постійному струму (=I) проходить вертикально вгору крізь точку Е К .
Пряма навантаження по змінному струму на вихідних ВАХ не повинна перетинати криву максимальної потужності, що розсіюється на транзисторі.
Користуючись вхідними і вихідними ВАХ, вибираємо положення робочої точки транзистора, що працює у режимі АВ:
Будуємо криву Р Кmax =18 Вт по співвідношенню: Р Кmax =U К Е ·I К .
Координати робочої точки А: I К0 =0,5 A, U К Е =E К =15 В, I Б0 =0,020 A, U БЭ0 =0,89 В.
4. Нахил бажаної прямої навантаження по змінному струму VT 1
Розрахунок двотактного підсилювача потужності виконується так, щоб мати запас по потужності, що віддається каскадом в навантаження. Запас по потужності дозволить забезпечити настройку каскаду. Положення прямої навантаження по змінному струму (~I) визначається опором трансформатора Тр 2 , що погоджує. У області середніх звукових частот схема заміщення Тр 2 (див. рис. 3).
Рисунок 3 - Схема заміщення Тр 2 у області СЗЧ
Опір Тр 2 по змінному струму у області СЗЧ рівний:
де r 1 - опір первинної обмотки; r 2 ' - приведений опір вторинної обмотки; R Н ' - приведений опір навантаження; n=W 2 /W 1 - коефіцієнт передачі Тр 2 (W 2 ,W 1 - число витків первинної і вторинної обмотки Тр 2 , відповідно).
Таким чином, нахил прямої навантаження ~I залежить від опорів обмоток Тр 2 : r 1 , r 2 ', опору R H і коефіцієнта передачі трансформатора Тр 2 - n. Зі всіх цих величин можна міняти тільки коефіцієнт n і, тим самим, одержувати будь-яке положення прямої навантаження по змінному струму (основна перевага трансформаторного двотактного підсилювача потужності).
де величини приростів визначаються по прямій навантаження ~I:
?I К =i Кmax -i Кmin , U КЕ =u К Е max -u К Е min ,
де i Кmin ?0; i К.max ? I Кmax ; u К Е min ?U К Е нас ; u К Е max ?U К Е max ;
Повертаючи пряму навантаження вліво і у право, вибирається «найпотужніший» режим. Вибираємо:
I К =1,80-0,50=1,30 А;U К Е =15-5,0=10,0 В.
Знаходимо кут нахилу прямої навантаження
tg(б)=4·1,30/10,0=0,520; б=27,5 0 .
Проводимо через точку А під кутом б=27,5 0 пряму навантаження по змінному струму.
5. Розрахунок потужності колекторного кола VT 1
Знаходимо необхідну потужність колекторного кола VT 1 , що віддається транзистором в первинну обмотку трансформатору Тр 2 :
На вихідних ВАХ вибираємо U Кm і I Кm , такі, щоб виконувалася умова:
Оберемо I Кm =I' Кm -I К0 =1,80-0,50=1,30 А, U К Е m =Е К -U К Е min =15-5=10 В.
Умова Р ~1 ?Р ~2 виконується (Р ~2 можна вибирати з невеликим запасом).
6. Розрахунок нелінійних спотворень.
Нелінійні спотворення визначаємо по амплітудах гармонік колекторного струму, використовуючи крізну динамічну характеристику I К (E ВХ ) і метод п'яти ординат.
Далі, переносячи точки на прямій навантаження з вихідною ВАХ на вхідну, розраховуємо ЕДС еквівалентного джерела живлення по формулі:
яка витікає з моделі крайового каскаду по змінному струму (див. рис. 6)
Рисунок 6 - Модель двотактного трансформаторного підсилювача потужності для напівперіоду вхідного синусоїдального сигналу
Накопичені дані заносимо у табл. 2:
Будуємо крізну динамічну характеристику I К (E ВХ ) (див. рис. 7). По крізній динамічній характеристиці знаходимо номінальні струми:
I К ' m =1,80 А; I 1 '=1,05 А;I 0 '=0,50 А.
Таблиця 2 - Результати розрахунків крізної характеристики I К (E ВХ )
П'ять значень струмів I Кmах , I 1 , I 0 , I 2 , I Кmin визначаємо, припускаючи, що в одному плечі каскаду протікає струм в 1+b, а в іншому в 1-b раз відмінний від номінального, причому струми другого плеча мають зворотний напрям. Тут b - коефіцієнт асиметрії плечей, який рівний b=0,1 ... 0,15. (MN=NK.)
Рисунок 7 - Крізна динамічна характеристика крайового каскаду
Далі визначаємо амплітуди гармонік струму:
Знаходимо коефіцієнт нелінійних спотворень для транзистора, що працює в режимі АВ по формулі:
7. Розрахунок елементів температурної стабільності
По вхідних і вихідних ВАХ визначаємо наступні початкові дані:
U К Е m =Е К -U К Е min =15-5=10 В;
I Кm =I' Кm -I К0 =1,80-0,50=1,30 А;
I Бmах = I' Бmax - I Б0 =0,068-0,020=0,048 А;
- Максимальна напруга на базі транзистора:
U Б Е mах =U' Б Е mах - U Б Е 0 =1,230-0,890=0,340 В.
- Напруга спокою на базі U Б Е 0 =0,890 В.
- Струм спокою колектораI К0 =0,50 А.
До температури середовища +55 0 С допустимо застосовувати діоди, які компенсують температурні зміни транзистора VT 1 . Число діодів рівне кількості шунтованих їм p-n-переходів транзистору, тобто ставимо діод, у якого прямий опір (1,065,32) Ом. По довіднику [9] вибираємо VD 1 : КД109A, параметри якого: U пр.ср. =1,0 В; U звр .max =100 В; I пр.ср.max =0,3 А; I звр =0,1 мА; R пр =1,333 Ом.
P R 2 = (E К U Б Е 0 ) / (I Д +I Б0 )=(15-0,89)/(0,100+0,020)=117,6 Ом.
P R2 =(I д +I Б0 ) 2 R 2 =(0,100+0,020) 2 ·120=1,73 Вт.
Вибираємо R 2 =120 Ом. Тоді тип R 2 : МЛТ-2,5-120 Ом±5%.
R 1 =U Б Е 0 / (I Д +I Б0 )=0,89/(0,100+0,020)=7,42 Ом.
P R1 =(I д +I Б0 ) 2 R 1 =(0,100+0,020) 2 ·7,5=0,108 Вт.
Вибираємо R 1 =7,5 Ом. Тоді тип R 1 : МЛТ-0,125-7,5 Ом±5%.
Розраховуємо конденсатор С 1 на f B (див. рис. 8):
Вибираємо С 1 =15 мкФ. Тоді тип С 1 : К50-3-15 мкФ±20%-25В.
8. Визначення коефіцієнта трансформації вихідного трансформатора
Уніфіковані трансформатори (УПТ), що погоджують, призначені для узгодження опорів джерела вхідного сигналу і навантаження. Міжкаскадні УПТ типа ТМ/Т (міліватні/ватні) застосовуються для узгодження однотактного і двотактного каскадів. Вони позначаються як ТМР тр -i / ТР тр -i, де Р тр - номінальна потужність у ВА (0,002; 0,005; 0,01; 0,5; 0,7; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0; 25,0), i - номер типономіналу 1, 2, …, m (14; 54; 69; 59; 69; 59; 45; 19; 30; 10 - m для відповідної номінальної потужності).
Вихідні УПТ типу ТОТ забезпечують задану Р Н і випускаються 6 серіями (всього 207 типономіналів). Вони позначаються ТОТi, де i - номер типономіналу 1, 2, …, 189, 202, …, 219 і випускаються на типові потужності 0,025 - 25 Вт.
У таблицях [6, дод. А і б] дані параметри цих трансформаторів.
Конкретний типономінал трансформатора вибирається по:
– потужності в навантаженні з урахуванням з ТР :
Рекомендується при виборі УПТ по коефіцієнту трансформації n ТР мати на увазі можливість послідовного з'єднання первинних і вторинних обмоток, що дозволяє розширити дискретний ряд їх значень.
Рисунок 9 - Принципова електрична схема вихідних УПТ типа ТОТ36 - ТОТ189
Рисунок 10 - Принципова електрична схема вихідних УПТ типа ТОТ202 - ТОТ219
Для трансформаторів ТОТ36 - ТОТ105 число витків рівне:
W 1 =W 2 ; W 1 '=W 1 ''=W 2 '=W 2 ''=0,5·W 1 .
Для трансформаторів ТОТ105 - ТОТ189 число витків рівне:
W 2 =1,4·W 1 ; W 1 '=W 1 ''=0,5·W 1 ; W 2 '= W 2 ''=0,3·W 1 ;
Для трансформаторів ТОТ202 - ТОТ219 число витків рівне:
W 2 =0,7·W 1 ; W 2 '= 0,14·W 1 ; W 2 ''=0,26·W 1 .
Розглянемо приклад вибору вихідного УПТ.
У таблиці необхідно враховувати наступні дані:
– вхідний опір трансформатора R ВХ.ТР ;
– опір обмоток по постійному струму, Ом:
– максимальна напруга первинної обмотки, В U 1 х 2;
– число витків первинної обмотки W 1 х 2;
З цих даних можна одержати опір напівобмоток: W 1 '>r 1 /2; W 2 '>r 2 /2.
По значеннях R ВХ . ТР = r 1 +r 2 /n 2ТР +R Н /n 2 ТР і U 1 можна знайти типову потужність трансформатора Р ТР :
Очевидно, що ми маємо різні варіанти застосування одного і того ж трансформатора (навіть при однакових коефіцієнтах n, ми маємо різні величини опорів обмоток).
Відзначимо, що вибір типу міжкаскадного трансформатора простіший, оскільки в довідковій таблиці [6, дод. А] приводиться типова потужність УПТ (як і в самому позначенні трансформатора). При цьому також можливі варіації коефіцієнтів трансформації.
Знаходимо опір колекторного кола транзистора VT 1 по змінному струму (нахил бажаної прямої навантаження - рис.5):
Коефіцієнт трансформації знаходимо по формулі:
Якщо активні опори первинної і вторинної обмоток Тр 2 визначити по наступних співвідношеннях [14, 90]:
r 1п =0,58М R ~ (1-з ТР )=0,58·7,69·(1-0,8)=0,892 Ом.
Максимальна напруга первинної обмотки рівна: U 1 =15х2 В.
R вх.тр =r 1 +r 2 /n 2 тр +R н /n 2 тр =0,892+0,420/0,806 2 +4/0,806 2 =7,70 Ом.
За одержаними даними вибираємо типовий вихідний трансформатор ТОТ157, що погоджує, параметри якого:
2) Опори обмоток по постійному току: r 1п =1,2х2Ом. r 2п =6,7Ом.
3) Максимальна напруга первинної обмотки: U 1 =19 х 2 В.
4) Число витків первинної обмотки W 1 =130 х 2;
Коефіцієнт трансформації: n тр =1,150.
Знаходимо типову потужність трансформатора:
Знаходимо необхідну потужність, розсіювану на колекторі транзистора:
I * Km =0,667·1,30=0,867 A;U * Km =0,667·10=6,67 B;
Радіатор для кожного з транзисторів розраховуємо, виходячи з максимальної температури переходу Т пmax = +125 0 С.
Вибираємо ребристий радіатор площею S=51 см 2 .
10. Розрахунок вхідних параметрів каскаду
Вхідна потужність двотактного каскаду:
P ВХ =U Б m ·I Б m /2=(0,340·0,048)/2=8,16 мВт.
Коефіцієнт підсилення по потужності:
K Р =P Н /P ВХ =5/8,16·10- 3 =612,7.
2. Розрахунок однотактного трансформаторного підсилювача потужності на біполярному транзисторі
Принципова схема однотактного підсилювача потужності приведена на рисунку 14. Початковими даними для розрахунку однотактного підсилювача потужності є вхідні параметри двотактного підсилювача потужності:
3. Верхня гранична частота f В =16,0 кГц.
Рисунок 12 - Схема однотактного підсилювача потужності на біполярному транзисторі.
Розрахунок каскаду виконується аналогічно розрахунку підсилювача із загальним емітером, але необхідно враховувати, що підключення опору навантаження R Н до колекторного кола транзистора VT 1 відбувається через трансформатор Тр 1 . По змінному струму напруга колектора VT 1 U К і напруга навантаження U Н зв'язані через коефіцієнт трансформації n:
1. Вибір ККД трансформатора здійснюємо по таблиці 1. ТР =0,65.
2. Вибір типу транзистора VT 1 . Розраховуємо необхідну допустиму потужність, розсіювану на колекторі транзистора.
де К - ККД каскаду. Для транзисторів, що працюють в режимі A К =(0,25 0,30). Вибираємо ККД каскаду рівним К =0,25.
Розраховуємо граничну частоту, яка повинна бути в 510 разів більше верхньої граничної частоти сигналу в навантаженні:
Виходячи з одержаних даних, вибираємо транзистор КТ201Б [13, 60], n-p-n параметри якого: U КЕmax =20 В, I Кmax =20 мА, f ГР =3 МГц, P Кmax =150 мВ (при температурі навколишнього середовища Т C =(-60+90) 0 C.
3. Вибір положення робочої точки транзистора VT 1 по постійному струму
Робочу точку А необхідно вибирати так, щоб напруга живлення каскаду мала стандартне значення [див. додаток Б] при цьому повинна виконуватися умова:
Робоча точка в режимі клас А звичайно знаходиться у середині активної області роботи транзистора VT 1 . Користуючись вхідними і вихідними ВАХ вибираємо положення робочої точки транзистора VT 1 , що працює в режимі підсилення клас А. Виходячи з цього, вибираємо:
4. Розрахунок опорів резисторів R Е , R Ф .
Положення робочої точки А по постійному струму забезпечується резисторами R Е , R Ф . і ЕДС Е К : і оскільки одержимо остаточне співвідношення:
Дане співвідношення описує в координатах рівняння прямої навантаження по постійному струму =I, яка на координатних осях відсікає відрізки:
Вибираючи падіння напруги на резисторі рівним:
Одержимо величину даного резистора:
P RЕ =(I Е0 ) 2 R Е =(11,75+0,15) 2 ·10- 6 ·130=0,018 Вт.
Тоді тип резистора R Е : МЛТ-0,125-130 Ом±5 %.
P RФ =(I К0 ) 2 R Ф =(11,75·10- 3 ) 2 ··470=0,065 Вт.
Тоді тип резистора R Ф : МЛТ-0,125-470 Ом±5 %.
5. Нахил прямої навантаження по змінному струму
Також як і для двотактного каскаду коефіцієнт передачі забезпечує будь-яке положення прямої навантаження по змінному струму ~I. Повертаючи пряму навантаження ~I навколо робочої точки А, вибираємо «найпотужніший» режим. Але в заданому випадку транзистор VT 1 вибраний з великим запасом по потужності і практично при будь-якому положенні ~I ми можемо забезпечити необхідну потужність в навантаженні.
6. Розрахунок потужності, що виділяється в колекторному колі VT 1
Для цього скористаємося співвідношенням, яке зв'язує потужність змінного струму Р ~ 1 , яка поступає від колекторного кола каскаду в первинну обмотку трансформатора Тр 1 і потужність, що віддається в навантаження Р Н :
На вихідних ВАХ вибираємо і . Використовуючи і знаходимо потужність змінного струму , яка поступає від каскаду в первинну обмотку трансформатора:
Необхідно, щоб виконувалася умова: Знаходимо:
Умова виконується ( можна вибирати із запасом).
7. Розрахунок нелінійних спотворень каскаду
Для цього визначимо амплітуди гармонік колекторного струму по крізній динамічній характеристиці методом п'яти ординат.
Далі, переносячи точки на прямій навантаження з вихідною ВАХ на вхідну, розраховуємо ЕДС еквівалентного джерела живлення по формулі:
Накопичені дані заносимо в табл. 3:
Таблиця 3 - Результати розрахунків нелінійних спотворень каскаду
Будуємо крізну динамічну характеристику (рис. 15).
Рисунок 15 - Крізна динамічна характеристика крайового каскаду
Рівні сигналу визначаються таким чином: амплітуда однозначно визначається “трикутником потужності” АВС на вихідних ВАХ транзистора VT 1 . По крізній динамічній характеристиці знаходимо номінальні струми:
Далі визначаємо амплітуди гармонік струму:
Знаходимо коефіцієнт нелінійних спотворень для транзистора, що працює в режимі А по формулі:
Повинна виконуватися умова: г < 4% (2,36 < 4).
I Д = 5·I Б0 = 5·150·10- 6 = 0,75М10- 3 А=0,75 мА.
Р R2 = I Д 2 · R 2 =(0,75·10- 3 ) 2 ·3000=1,70 мВт.
Р R1 = (I Д + I Б0 ) 2 · R 1 =(0,75+0,15) 2 ·10- 6 ·8200=6,64 мВт.
Тоді тип R 1 : МЛТ-0,125-8,2 кОм±5 %.
9. Розрахунок вихідного трансформатора
Знаходимо опір навантаження колекторного кола VT 1 по змінному струму:
Коефіцієнт трансформації знаходимо по формулі:
Знаходимо активний опір первинної обмотки
Знаходимо активний опір вторинної обмотки
За одержаними даними вибираємо типовий трансформатор ТМ10-18, параметри якого:
Номінальна потужність Р НОМ =0,01 В·А.
Опір первинної обмотки по постійному струму r 1 = 166 Ом.
Опір вторинної обмотки по постійному струму r 2 = 2,8 Ом.
10. Розрахунок блокуючих конденсаторів С Ф ,С Е
Знаходимо ємність конденсатора С Ф :
U СФ max =2·I К0 R Ф =2·11,75·10- 3 ·470=11,05 В.
Вибираємо С Ф =0,22 мкФ. Тоді тип С Ф : К53-1-0,22 мкФ±20%-20 В.
Знаходимо ємність конденсатора С Е :
U СЕmax =2·I Е0 R Е =2·(11,75+0,15)·10- 3 ·130=3,094 В.
Вибираємо С Е =1,5 мкФ. Тоді тип С Е : К53-1-0,75±20%-20 В.
11. Визначення вхідних параметрів каскаду
Знаходимо вхідну потужність каскаду
12. Розрахунок розділового конденсатора С 1
Вибираємо С 1 =0,27 мкФ. Тоді тип С 1 : К53-1-0,27 мкФ±20%-20 В.
13. Коефіцієнт підсилення по потужності
14. Коефіцієнт посилення по напрузі
Схема узгодження є дільником напруги на резисторі, що підстроюється (див. рис. 17).
- напруга на вході СУ U ВХ СС =U 1 =6 B;
- напруга на виході СУ U ВЫХ СС =U 2 =0,6 В;
Розрахунок: коефіцієнт розподілу напруги:
Вибираємо резистор R 2 , що підстроюється, типа СП5-17-1кОм5 %. . Діапазон робочих температур: -60…+125С.
Розрахунок ведемо на середнє значення: R 2 =500 Ом.
Вибираємо згідно з ДСТУ: тип - МЛТ - 0.125 - 2,2 кОм5% .
Вибираємо згідно з ДСТУ: тип - МЛТ - 0.125 - 24 кОм5%.
Вихідний опір . Тому, щоб схема узгодження не шпунтувала вихід джерела сигналу, необхідне виконання умови:
R 1 +R 2 +R 3 =24000+500+2200>>500 Ом, тобто ця умова виконується.
4. Розрахунок схеми негативного зворотного зв'язку у підсилювачі звукових частот з потужним виходом
Принципова схема передкрайового каскаду підсилювача звукових частот з потужним виходом приведена на рисунку 18.
1. Допустимі нелінійні спотворення ТЗ =0,50 %.
2. Нелінійні спотворення, що вносяться 2УМ 2УМ =5,69 %.
3. Нелінійні спотворення, що вносяться 1УМ 1УМ =2,36 %.
4. Потужність на навантаженні Р Н =5 Вт.
6. Верхня гранична частота f В =16 кГц.
7. Нестабільність амплітуди U Н /U Н =2,0·10 -2 .
Рисунок 17 - Принципова схема ПП з інверсним включенням на базі ОППС
1. Розрахунок необхідної глибини НЗЗ.
Для зменшення нелінійних спотворень сигналу, виникаючих в кожному каскаді підсилювача синусоїдального сигналу, вводиться загальний негативний зворотний зв'язок (НЗЗ) по напрузі з складанням напруги.
Знаходимо сумарний коефіцієнт нелінійних спотворень:
Зворотний зв'язок повинен забезпечити таке посилення, щоб, маючи відомий після розрахунку генератора сигнал на вході передпідсилювача, одержати необхідний сигнал в навантаженні, тобто
де, а U вхП П приймаємо рівним 0,6 В (з урахуванням регулювання вихідної напруги), тобто одержуємо
НЗЗ, що вводиться, повинен подавити величину сумарних нелінійних спотворень г ? до значення г ТЗ , тобто необхідний чинник НЗЗ рівний:
5) Знаходимо коефіцієнт посилення при розімкненому НЗЗ:
6) Знаходимо коефіцієнт передачі ПП:
Максимально допустимий вихідний струм ОППС повинен бути більше вхідного струму подальшого каскаду, тобто I ВИХ maxО П ?I ВХ 1 ПП
Гранична частота роботи ОП повинна бути багато більше частоти сигналу в навантаженні, тобто
Виходячи з одержаних даних, вибираємо ОП типа К544УД1А з параметрами приведені в таблиці 4.
2) Опори R 1 , R 2 , R 3 , RОС вибираються за умов мінімуму адитивної погрішності:
Отже, R?20 МОм і необхідно, щоб з трьох резисторів R 1 , R 2 , R ЗЗ , хоча б один був не більш 20 МОм, і не можна перевищити I ВИХ maxО П :
Таблиця 4 - Технічні характеристики ОППС К544УД1А:
Коефіцієнт ослаблення синфазних вхідних напруг
Швидкість наростання вихідної напруги
Максимальна вхідна диференціальна напруга
Максимальна синфазна вхідна напруга
Вибираємо R 2 =10 кОм. Тоді тип R 2 : МЛТ-0,125-10КОМ ± 5%.
Вибираємо R 1 = 12 кОм. Тоді тип R 1 : МЛТ-0,125 - 12 кОм ± 5%.
Вибираємо R ЗЗ =120 кОм. Тоді тип R ЗЗ : МЛТ-0,125-120 кОм±5%.
3) Опір резистора R 3 знайдемо з умови мінімуму адитивної погрішності:
Вибираємо R 3 =5,1 кОм. Тоді тип R 3 : МЛТ-0,125-5,1 кОм±10%.
Оскільки К П П не змінився, то і решта параметрів залишилася без змін.
3. Погрішності ПП, викликані впливом температури.
Наявність напруги зсуву на виході ОП, викликане його не ідеальністю, приводить до виникнення погрішності вихідної напруги ПП:
Знаходимо відносну погрішність вихідної напруги ПП:
2) Погрішність, викликана температурними змінами резисторів.
У Т.З. заданий широкий діапазон зміни температури (0+55 0 С). Дана обставина викликає відхилення величини опору резисторів від номінального значення. Це відхилення визначається температурним коефіцієнтом опору (ТКО). Для резисторів типа МЛТ (до 510 кОм і інтервалу температур від +20 до +315 0 С) ТКС рівний ±0,7·10 -3 1/ 0 С. Зміна величини резистора під дією температури:
де ?T=T max -20=55-20=35 0 С; R - величина резистора.
Відповідно зміна величини опорів приводить до зміни коефіцієнта посилення ОП.
Для інверсного включення величина погрішності складає:
При використовуванні резисторів типа МЛТ одержимо:
І НВ max =|2·ТКС·?Т|=2·35·0,7·10 -3 =4,9·10 -2
Ця погрішність впливає на стабільність амплітуди. По Т.З. нестабільність амплітуди ?U Н /U Н =2,0 %.. Введення НЗЗ у схему підсилювача зменшує погрішність П П в F раз, тобто одержуємо:
5. Розрахунок блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом
Відповідно до складеної повної принципової схеми за довідковими даними [4] складаємо таблицю вимог до блоку живлення (див. табл. 5):
Таблиця 5 - Вимоги до блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом
Визначимо типи і номінальні значення елементів схеми блоку живлення (див. рис 17):
За даними табл. 3 визначаємо сумарний струм:
I ЖИВ 2ПП = I К0 +I Б0 +I Д =0,5+0,020+0,100=0,62 A.
I ЖИВ 1ПП = I К0 +I Б0 +I Д =11,75+0,15+0,75=12,65 мA.
Вибираємо стабілізатор КР142ЕН8Е. Параметри ІМС [Додаток Г]:
- напруга стабілізації U СТАБ =15 В;
- максимальний струм стабілізації I СТ.max =1,0 А;
- максимальна допустима розсіювана потужність Р max =6 Вт;
- коефіцієнт нестабільності напруги навантаження К нU =0,05%/B;
- коефіцієнт нестабільності струму навантаження К нI =0,01%/A
Коефіцієнт стабілізації вибраної ІМС:
Дані по ТЗ параметри живлячої мережі: U М =(220B +10% -15% ). Вибираємо максимальну зміну вхідної напруги: =15%. Тоді нестабільність напруги на виході ІМС:
За даними табл. 4 визначаємо сумарний струм через елемент DA 2 : I СПО =3,5·10 -3 =3,5мA. Вибираємо стабілізатор КР142ЕН8Е.
Для зменшення амплітуди пульсацій напруги на виході стабілізатора необхідно підключити ємність:
С 3 =С 4 =510мкФ типа К53-1-5102020%;
Для стійкої роботи мікросхем стабілізаторів застосовують ємність:
С 1 =С 2 =100 мкФ типа К53-1-1002020%.
Рисунок 18 - Принципова схема блоку живлення
З урахуванням вибраних елементів стабілізації поставимо вимоги до випрямлячів:
Коефіцієнт пульсацій вибраний згідно вимог живленої апаратури [4]. На виході схем стабілізації завдяки наявності елементів корекції величина буде ще менше.
транзистор трансформаторний підсилювач радіатор
1. Бойко В.І., Зорі А.А., Багрій В.В. Імпульсні пристрої електронних систем: Навчальний посібник -Донецьк: РВА ДонНТУ, 2003. - 252 с.
2. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - К.: Вища школа, 1983, 240 с.
3. Зорі А.А., Бойко В.І. Аналогова схемотехніка електронних систем: Навчальний посібник -Донецьк: ДонНТУ, 2003. - 324 с.
4. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Под. Ред. Найвельта Г.С. - М.: Радио и связь, 1989. - 496с.
5. Костиков В.Г. и др. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование. Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1998. - 334 с.
6. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Электроника и микросхемотехника», «Аналоговая схемотехника», Донецк, ДонНТУ, 2003. - 83 с.
7. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов / Под ред. О.П. Глудкина. - М.:Горячая Линия Телеком, 2000. - 768 с.
8. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1989. - 400 с.
9. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / Под. общ. ред. Н.Н. Горюнова. - 2-е изд. - М.: Энергоатаомиздат, 1985. - 904 с.
10. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот./ Под ред. Н.Л. Безладнова.- М.: Связь, 1978. - 368 с.
11. Терещук Р.М. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. - К.: Наукова думка,1981. - 672с.
12. Транзисторы для аппаратуры широкого применения./ Под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981. - 656 с.
Перелік елементів принципової схеми
Ряди Е номінальних ємностей конденсаторів і опорів резисторів
Номінальні значення (одиниці, десятки, сотні пФ, нФ, мкФ, Ом, кОм, МОм, ГОм)
Структурна схема підсилювача звукових частот, технічні характеристики та параметри аналогової мікросхеми серії КР119. Розробка електричної принципової схеми двокаскадного підсилювача, розрахунок вихідного каскаду, вибір елементів блоку живлення. реферат [1,0 M], добавлен 10.06.2011
Розробка схеми підсилювача змінного струму, який має п'ять каскадів підсилення. Визначення типів транзисторів. Вибір і розрахунок інтегрального стабілізатору напруги для живлення підсилювача низької частоти та однофазного випрямляча малої потужності. курсовая работа [478,8 K], добавлен 20.09.2011
Опис принципу роботи операційного та інвертуючого підсилювача. Структурна схема інвертуючого підсилювача на операційних підсилювачах. Розрахунок та вибір елементів електричної принципової схеми інвертуючого підсилювача. Розрахунок блоку живлення. курсовая работа [466,6 K], добавлен 15.05.2012
Призначення, характеристики, основні вимоги до проектування та вибір режиму роботи резонансного підсилювача потужності. Вибір транзистора та схеми підсилювача, вольт-амперні характеристики транзистора. Схема резонансного підсилювача та його розр
Розробка підсилювача звукових частот з потужним вихідним каскадом, виконаним по трансформаторній схемі курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
План Работы Над Магистерской Диссертацией Образец
Модемы Их Основные Характеристики Реферат
Дипломная работа по теме Строительство многоэтажного жилого дома в городе Архангельск
СТАРОДАВНЯ ІСТОРІЯ УКРАЇНИ ТЕСТ
Дипломная работа по теме Економічне виховання учнів загальноосвітньої школи в процесі позакласної навчально-виховної діяльності
Лабораторная работа: Неантагонистическое сотрудничество. Организация выступления
Дипломная работа по теме Управление дебиторской и кредиторской задолженностью в условиях мирового финансово-экономического кризиса
Сочинение По Литературе 3 Правды
Реферат: Лучшая защита – нападение. Лучший потребитель – продавец
Контрольная работа по теме Фінансовий менеджмент у банку
Бег Виды Особенности Польза Реферат Интересный
Сочинение Моя Будущая Профессия Кардиолог
Срезовая Контрольная Работа По Праву 1 Курс
Дипломная работа по теме Привод ленточного конвейера для перемещения штучных грузов
Написать Сочинение Про Богатырей
История Открытия Витаминов Реферат 5 Класс
Реферат: Синдромы заболеваний почек. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа: Совершенствование системы управления маркетингом в ООО Ххх
Реферат: Порядок ввоза в Российскую Федерацию и таможенного оформления товаров, подпадающих под ветеринар
Реферат На Тему Вич Спид
Изменение синтеза аденозинтрифосфата митохондриями при изменении pH - Биология и естествознание дипломная работа
Проведение горной выработки - Геология, гидрология и геодезия контрольная работа
Гуннское нашествие - История и исторические личности реферат