Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Мая 2013 в 18:45, курсовая работа
Однако режим А в принципе не в состоянии обеспечить высокий КПД, так как независимо от уровня усиливаемого сигнала УЭ потребляет от источника питания все время примерно одинаковую мощность. Это связано с тем, что коэффициенты использования коллекторного тока и коллекторного напряжения в режиме А всегда меньше единицы ( ). Отсюда КПД транзисторного усилительного каскада, работающего в режиме А, всегда меньше 0,5:
По этой причине режим A в мощных оконечных каскадах, где КПД играет определяющую роль, практически не применяется.. Поскольку в режиме А отсутствует отсечка коллекторного тока, то характеризовать этот режим углом отсечки не принято, хотя с определенной оговоркой можно считать угол отсечки в этом режиме равным π.
Введение…………………………………………………………..
3
1.
Выбор схемы выходного каскада………………………….......
7
2.
Расчет напряжений питания Е, потребляемой мощности Ро, КПД, мощности на коллекторах оконечных транзисторов Рк…
8
3.
Выбор оконечных транзисторов, расчет площади теплоотводов………………………………………………………
10
4.
Расчет элементов усилителя мощности……………………….....
12
5.
Выбор ОУ для усилителя мощности, расчет элементов цепи ООС…………………………………………………………………
16
6.
Расчет предварительного усилителя ..............................................
18
7.
Проектирование блока питания.…………………………………
24
Заключение…………………………………………………......... 35
Литература.……………………………………………………….. 36
д) Построение асимптотических ЛАЧХ каскадов
и усилителя в целом.
Данные для построения:
Первый каскад предусилителя:
Рис.6.2. ЛАЧХ первого каскада предусилителя
Второй каскад предусилителя:
Рис.6.3. ЛАЧХ второго каскада предусилителя
Усилитель мощности:
Рис.6.4. ЛАЧХ предусилителя
Суммарная АЛАЧХ:
Рис.6.5. ЛАЧХ усилителя в целом
7. Проектирование блока питания
Блок питания в общем случае содержит 4 канала: источники Е+ и Е-- для питания выходного каскада и источники U+ и U-- питания ОУ. Стабилизаторы рассчитываются на выходное напряжение и ток. При проектировании стабилизаторов необходимо определить средний ток потребления Ip и максимальный ток Ip.max по каждому каналу путем суммирования токов всех нагрузок данного канала – Inm, Io, Ip OU и др. Для определения среднего тока учитывается ток .
Стабилизаторы могут быть выполнены на интегральных микросхемах.
Расчёт канала +U, -U:
Параметры выбранного интегрального стабилизатора:
КР1180ЕН15
Uvix = 15 0,24 (В);
Umin = 2,5 (В);
Ipst 8 (мА);
Uvx 35 (В) ;
Ivix = 1,5 (А).
Входное (выпрямленное) напряжение выбирают из условия:
Uv= Uvx = (Uvix+Umin) ×(1+ Kn +Kp)
где Kn =0,1- коэффициент нестабильности сети,
Kp –коэффициент пульсаций,
Umin – минимальное напряжение на стабилизаторе.
Выбираем значение Kp=0,1.
Uv = Uvx = (В)
I=3 × Iп = (мА)
Рис. 7.1 Схема включения интегрального стабилизатора КР1180ЕН15 (+U).
Выбираем конденсаторы С3, С4 [4]:
С3: К50 – 40 - 63 В – 0.33 мкФ 10%;
C4: К50 - 6 - 25 В – 1 мкФ 10%.
Рис. 7.2 Схема включения интегрального стабилизатора КР1179ЕН15 (-U).
Параметры выбранного интегрального стабилизатора:
КР1179ЕН15
Uvix = -15 0,3 (В);
Umin = 2,5 (В);
Ipst 2 (мА);
Uvx (В) ;
Ivix = 1,5 (А).
Выбираем конденсаторы С5, С6, С7 [4]:
С5: К50 – 16 - 25 В – 30 мкФ 10%;
C6: К53 - 16 - 32 В – 0.01 мкФ 10%;
C7: К50 - 6 - 25 В - 10 мкФ 10%.
Расчёт канала +Е, -Е:
Uвых=Е=9.25В
Uv = Uvx = (В)
Ip=Iksr=0.4 (А); Ipmax=Inm=1.28(А)
Рис. 7.3 Интегральный стабилизатор КР1179 с повышенным выходным током (для -Е ).
Выбираем интегральный стабилизатор DA6 [9]: КР1179ЕН15.
Параметры выбранного интегрального стабилизатора:
КР1179ЕН9
Uvix = -9 0,16 (В);
Umin = 2,5 (В);
Ipst 2 (мА);
Uvx (В) ;
Ivix = 1,5 (А).
Выберем транзистор VT11 по предельно-допустимым параметрам:
(В)
(А)
(Вт)
Выбираем транзистор
VT11 : КТ827В (n-p-n)
Ukemax = 60 (В);
Ikmax = 20 (А);
Pkmax = 125 (Вт);
Qper.max = 200 ( )
b = h21e = 750
Uотп=0,6В
Rтпк=1,4(град/Вт)
Определяем значение резистора R15:
(Ом)
Выбираем резистор R17 [6]:
R15: МЛТ - 2 - 150 Ом ±5%.
Выбираем конденсаторы С11, С12, С13 [4]:
С8: К50 - 16 - 25 В – 30 мкФ 10%;
C9: К53 - 16 - 32 В – 0.01 мкФ 10%;
C10: К50 - 6 - 25 В - 10 мкФ 10%.
Расчёт площади теплоотвода:
Определим требуемое общее тепловое сопротивление:
(град/Вт)
где Tc = (35 ¸ 40) 0С – температура окружающей среды,
DТ = (5¸10) 0С - температурный запас.
Выбираем значение Tc =350С.
Выбираем значение DТ =100С.
Общее тепловое сопротивление складывается из составляющиx:
RT = RTP–k + RTk-Т + RTT-c ,
где RTk-T – тепловое сопротивление корпус транзистора – теплоотвод;
RTT-c – тепловое сопротивление теплоотвод – окружающая среда;
RTP-k - тепловое сопротивление коллекторный переход – корпус.
Рис.7.4 Зависимость Рkmax (Т)
где Кт – коэффициент, зависящий от условий теплообмена радиатора с окружающей средой. Для черненого алюминиевого ребристого теплоотвода без принудительной вентиляции на основе эмпирических данных можно принять .
Из выражаем Sт учитывая Кт:
.
Из (3.5) выражаем:
RTT-c = RT- RTP-k - RTk-T = 7.75 – 1.4 – 0.2 = 6.15 (град/Вт)
Рассчитываем искомую величину Sт:
.
Рис. 7.5 Интегральный стабилизатор КР1180 с повышенным выходным током (для +Е).
Выбираем интегральный стабилизатор DA4 [9]: КР1180ЕН15.
Параметры выбранного интегрального стабилизатора:
КР1180ЕН9
Uvix = 9 0.16 (В);
Umin = 2.5 (В);
Ipst 8 (мА);
Uvx 35 (В) ;
Ivix = 1.5 (А).
Выберем транзистор VT10 по предельно-допустимым параметрам:
(А)
Выбираем транзистор VT10 : КТ825Е (p-n-p)
КТ825Е (p-n-p)
Ukemax = 30 (В)
Ikmax = 20 (А)
Pkmaxt = 125 (Вт)
Qper.max = 150 ( )
b = h21e = 750
Rтпк=1,4(град/Вт)
Uотп=1,2В
Определяем сопротивление R16.
(Ом)
Выбираем резистор R16 [6]:
R16: МЛТ - 2 - 75 Ом ±5%.
Выбираем конденсаторы С5, С6 [4]:
С11: К50 – 40 - 63 В – 0.33 мкФ 10%;
C12: К50 - 6 - 25 В – 1 мкФ 10%.
Расчёт площади теплоотвода:
Определим требуемое общее тепловое сопротивление:
(град/Вт)
где Tc = (35 ¸ 40) 0С – температура окружающей среды,
DТ = (5¸10) 0С - температурный запас.
Выбираем значение Tc =350С.
Выбираем значение DТ =100С.
Общее тепловое сопротивление складывается из составляющиx:
RT = RTP–k + RTk-Т + RTT-c ,
где RTk-T – тепловое сопротивление корпус транзистора – теплоотвод;
RTT-c – тепловое сопротивление теплоотвод – окружающая среда;
RTP-k - тепловое сопротивление коллекторный переход – корпус.
Рис.7.6 Зависимость Рkmax (Т)
где Кт – коэффициент, зависящий от условий теплообмена радиатора с окружающей средой. Для черненого алюминиевого ребристого теплоотвода без принудительной вентиляции на основе эмпирических данных можно принять .
Из выражаем Sт учитывая Кт:
.
Из (3.5) выражаем:
RTT-c = RT- RTP-k - RTk-T = 5.25 – 1 – 0.2 = 4.05 (град/Вт)
Рассчитываем искомую величину Sт:
.
Выбор и расчет выпрямителя и схемы фильтра.
Выберем выпрямитель,
Рис. 7.7 Схема выпрямителя
Для канала +Е, -Е:
Uв = 14.1 В
Upr = 1 В
Требования к диодам:
(A)
Выбираем диоды : 2Д202Д 8 х шт.
Параметры выбранных диодов:
Ipr.sr = 5 (А)
Uobr.max = 70 (В).
Рассчитаем
емкость конденсаторов С13 и С14
т.к. конденсаторы симметричны,
(мкФ)
Выбираем конденсаторы:
С13: К50-20-16В-1000мкФ± 80/- 20%
С14: К50-20-16В-1000мкФ± 80/-20%
Для канала +U, -U:
Uв = 21 В
Upr = 1 В
Требования к диодам:
(A)
Выбираем диоды : 2Д202Д 8 х шт.
Параметры выбранных диодов:
Ipr.sr = 5 (А);
Uobr.max = 70 (В).
Рассчитаем емкость конденсаторов С15 и С16 т.к. конденсаторы симметричны, то их емкости одинаковы. Tр = 7 мс
(мкФ)
Выбираем конденсаторы:
С15: К50-12-25В-2000мкФ± 80/- 20%
С16: К50-12-25В-2000мкФ± 80/-20%
Выбор трансформатора
Действующие значения напряжений и токов вторичных обмоток трансформатора:
Для канала +E, -E:
(В)
I2 =
(А)
P= 2 U2 I2= 2 12.38 0.56 =13.86 (Вт)
Для канала +U, -U:
(В)
I2 =
(А)
P= 2 U2 I2= 2 17.7 0.56 =19.82 (Вт)
Выбираем трансформатор : ТПП 304
Параметры выбранного трансформатора:
Мощность, В А, тип и размер сердечника, мм |
Ток первичной обмотки, А |
Напряжение вторичных обмоток, В |
Допустимый ток вторичных обмоток, А | ||
11 – 12 17 - 18 |
13 - 14 19 - 20 |
15 – 16 21 -22 |
|||
135 ПЛМ 27 40 36 |
1.4 / 0.79 |
4.92 |
10.0 |
2.45 |
3.85 |
Рис. 7.8. Трансформатор
Обмотки 11–12,17–18,13–14,19–20 на 14,92В используем
для питания выходного каскада, а обмотки
11–12,17–18,13–14,19–20,15–16,