Файл: Курсовая работа по дисциплине Электроника и микроэлектроника.docx
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 345
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
вертикально вверх;
- рабочая точка по постоянному току в режиме AB находится на выходных вольт-амперных характеристиках транзистора VT1 по величине максимального тока коллектора и лежит на нагрузочной линии по постоянному току: .
Координаты рабочей точки транзистора: .
3.4. Выбор наклона нагрузочной прямой по переменному току и расчет мощности коллекторной цепи транзистора
Нагрузочная прямая по переменному току на выходных вольт-амперных характеристиках не должна пересекать кривую максимальной рассеиваемой мощности, при это наклон нагрузочной линии должен обеспечивать требуемую мощность нагрузки.
Для начала находится требуемая мощность коллекторной цепи VT1, отдаваемая транзистором в первичную обмотку трансформатора VT2:
.
С другой стороны, мощность коллекторной цепи VT1 должна быть равна:
.
На выходных вольт-амперных характеристиках проводится нагрузочная линия по переменному току, обеспечивающая заданные требования.
Для этого выбираются амплитуды тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер:
;
.
Таким образом, мощность первичной обмотки трансформатора будет равна:
.
Выбранный треугольник мощности обеспечивает требуемую мощность нагрузки, следовательно, нагрузочная линия по переменному току построена верно.
По входным вольт-амперным характеристикам определяются амплитуды тока базы и напряжения база-эмиттер:
;
.
3.5. Расчет нелинейных искажений
Нелинейные искажения определяются по амплитудам гармоник тока коллектора, используя сквозную динамическую характеристику и метод пяти ординат.
Сопротивление источника входного сигнала:
.
Далее, перенося точки на нагрузочной прямой с выходной вольт-амперной характеристики на входную, рассчитывается электродвижущая сила эквивалентного питания по формуле:
.
На нагрузочной линии берутся пять точек и определяются их координаты.
Строится сквозная динамическая характеристика каскада . На ней выбираются три номинальных тока коллектора:
.
Коэффициент ассиметрии плеч двухтактного каскада принимается равным .
Тогда:
Амплитуды гармоник тока коллектора будут равны:
;
;
;
;
.
Коэффициент нелинейных искажений равен:
.
3.6. Расчет элементов базовой цепи
Рассчитывается ток делителя:
.
Падение напряжения на резисторе принимается равным . Сопротивление резистора определяется из выражения:
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 150 Ом ± 5%.
Сопротивление резистора определяется из выражения:
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 9100 Ом ± 5%.
3.7. Расчет параметров выходного трансформатора
Сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 по переменному току:
.
Коэффициент трансформации находится по формуле:
.
Сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора:
;
.
Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора:
.
Выходное сопротивление каскада:
.
Индуктивность рассеивания определяется исходя из коэффициента частотных искажений на верхних частотах:
.
3.8. Расчет основных параметров каскада
Входное сопротивление двухтактного каскада: .
Входная мощность двухтактного каскада:
.
Коэффициент усиления по мощности:
.
Коэффициент усиления по напряжению:
.
Коэффициент усиления по току:
.
4. РАСЧЕТ ОДНОТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
Рис. 4.1. Однотактный трансформаторный усилитель мощности.
4.1. Выбор типа транзистора
Коэффициент полезного действия трансформатора для мощности равен:
.
Транзистор в однотактном усилителе мощности работает в режиме A. Коэффициент полезного действия каскада в таком случае принимается равным .
Рассчитывается необходимая допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
.
Граничная частота работы транзистора должна быть в 5-10 раз больше частоты сигнала в нагрузке:
.
На основании полученных требований для использования в однотактном каскаде выбирается транзистор ГТ109А. Максимально допустимые параметры: постоянный ток коллектора , постоянное напряжение коллектор-эмиттер , постоянная рассеиваемая мощность коллектора , граничная частота работы транзистора .
4.2. Выбор положения рабочей точки транзистора по постоянному току
Напряжение питания каскада выбирается из условия:
.
На выходных вольт-амперных характеристиках строится нагрузочная прямая по постоянному току. Ток короткого замыкания транзистора не должен превышать максимально допустимого значения тока для транзистора КТ610А. Ток короткого замыкания транзистора принимается равным .
Таким образом, через точку на оси напряжений и точку на оси токов строится нагрузочная прямая по постоянному току.
На нагрузочной прямой выбирается рабочая точка транзистора. Для режима A рабочая точка транзистора лежит примерно посередине прямой.
Координаты рабочей точки: .
4.3. Расчет сопротивлений резисторов
Наклон нагрузочной прямой по постоянному току определяется суммой сопротивлений и :
.
Падение напряжения на резисторе принимается равным:
.
Сопротивление резистора :
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 390 Ом ± 5%.
Сопротивление резистора :
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором
- рабочая точка по постоянному току в режиме AB находится на выходных вольт-амперных характеристиках транзистора VT1 по величине максимального тока коллектора и лежит на нагрузочной линии по постоянному току: .
Координаты рабочей точки транзистора: .
3.4. Выбор наклона нагрузочной прямой по переменному току и расчет мощности коллекторной цепи транзистора
Нагрузочная прямая по переменному току на выходных вольт-амперных характеристиках не должна пересекать кривую максимальной рассеиваемой мощности, при это наклон нагрузочной линии должен обеспечивать требуемую мощность нагрузки.
Для начала находится требуемая мощность коллекторной цепи VT1, отдаваемая транзистором в первичную обмотку трансформатора VT2:
.
С другой стороны, мощность коллекторной цепи VT1 должна быть равна:
.
На выходных вольт-амперных характеристиках проводится нагрузочная линия по переменному току, обеспечивающая заданные требования.
Для этого выбираются амплитуды тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер:
;
.
Таким образом, мощность первичной обмотки трансформатора будет равна:
.
Выбранный треугольник мощности обеспечивает требуемую мощность нагрузки, следовательно, нагрузочная линия по переменному току построена верно.
По входным вольт-амперным характеристикам определяются амплитуды тока базы и напряжения база-эмиттер:
;
.
3.5. Расчет нелинейных искажений
Нелинейные искажения определяются по амплитудам гармоник тока коллектора, используя сквозную динамическую характеристику и метод пяти ординат.
Сопротивление источника входного сигнала:
.
Далее, перенося точки на нагрузочной прямой с выходной вольт-амперной характеристики на входную, рассчитывается электродвижущая сила эквивалентного питания по формуле:
.
На нагрузочной линии берутся пять точек и определяются их координаты.
| | | |
0.025 | 0.00025 | 0.68 | 0.714 |
0.115 | 0.001 | 0.79 | 0.927 |
0.195 | 0.002 | 0.82 | 1.094 |
0.255 | 0.0035 | 0.89 | 1.369 |
0.285 | 0.005 | 0.92 | 1.606 |
Строится сквозная динамическая характеристика каскада . На ней выбираются три номинальных тока коллектора:
.
Коэффициент ассиметрии плеч двухтактного каскада принимается равным .
Тогда:
Амплитуды гармоник тока коллектора будут равны:
;
;
;
;
.
Коэффициент нелинейных искажений равен:
.
3.6. Расчет элементов базовой цепи
Рассчитывается ток делителя:
.
Падение напряжения на резисторе принимается равным . Сопротивление резистора определяется из выражения:
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 150 Ом ± 5%.
Сопротивление резистора определяется из выражения:
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 9100 Ом ± 5%.
3.7. Расчет параметров выходного трансформатора
Сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 по переменному току:
.
Коэффициент трансформации находится по формуле:
.
Сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора:
;
.
Индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора:
.
Выходное сопротивление каскада:
.
Индуктивность рассеивания определяется исходя из коэффициента частотных искажений на верхних частотах:
.
3.8. Расчет основных параметров каскада
Входное сопротивление двухтактного каскада: .
Входная мощность двухтактного каскада:
.
Коэффициент усиления по мощности:
.
Коэффициент усиления по напряжению:
.
Коэффициент усиления по току:
.
4. РАСЧЕТ ОДНОТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
Рис. 4.1. Однотактный трансформаторный усилитель мощности.
4.1. Выбор типа транзистора
Коэффициент полезного действия трансформатора для мощности равен:
.
Транзистор в однотактном усилителе мощности работает в режиме A. Коэффициент полезного действия каскада в таком случае принимается равным .
Рассчитывается необходимая допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
.
Граничная частота работы транзистора должна быть в 5-10 раз больше частоты сигнала в нагрузке:
.
На основании полученных требований для использования в однотактном каскаде выбирается транзистор ГТ109А. Максимально допустимые параметры: постоянный ток коллектора , постоянное напряжение коллектор-эмиттер , постоянная рассеиваемая мощность коллектора , граничная частота работы транзистора .
4.2. Выбор положения рабочей точки транзистора по постоянному току
Напряжение питания каскада выбирается из условия:
.
На выходных вольт-амперных характеристиках строится нагрузочная прямая по постоянному току. Ток короткого замыкания транзистора не должен превышать максимально допустимого значения тока для транзистора КТ610А. Ток короткого замыкания транзистора принимается равным .
Таким образом, через точку на оси напряжений и точку на оси токов строится нагрузочная прямая по постоянному току.
На нагрузочной прямой выбирается рабочая точка транзистора. Для режима A рабочая точка транзистора лежит примерно посередине прямой.
Координаты рабочей точки: .
4.3. Расчет сопротивлений резисторов
Наклон нагрузочной прямой по постоянному току определяется суммой сопротивлений и :
.
Падение напряжения на резисторе принимается равным:
.
Сопротивление резистора :
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором :
.
Тип резистора : МЛТ-0.125 390 Ом ± 5%.
Сопротивление резистора :
.
Из стандартного ряда сопротивлений .
Мощность, рассеиваемая резистором