ІІ. Розрахунок режиму роботи транзистора по

Радіотехнічний факультет

Кафедра електронних апаратів

На тему: ’’Розрахунок вихідного двотактного трансформаторного підсилювача потужності в режимі роботи класу А або В’’

з курсу ’’Основи радіоелектроніки’’.

Виконав студент групи 32-РТ:

Гайчук Павло Юрійович

Прийняв викладач:

Васін Анатолій Олексійович

Львів 2000

Зміст

.	Завдання		……………………………………………..					3	ст

‚.	Вступ	…………………………………………………..						4	ст

ƒ.	Розрахунково-пояснюавльна записка						……..	7	ст

„.	Специфікація ………………………………………….							16	ст

….	Графічна частина			…………………………………				18	ст

†.	Аналіз і висновки				……………………………..			20	ст

‡	Використана література					………………………..		22	ст

 Завдання:

№ варіанта	Режим роботи	Р_вх. Вт	Кг, %	m_Н=m_в дБ	f_H, Гц	f_B, кГц	R_Н, Ом	Т_р.н.с.^. ^С°
⁵	^А	^2,0	^3,5	^2,0	¹²⁰	¹⁶	¹²	³³

Завдання на курсову роботу передбачає:

1) Вибір типу транзисторів та схеми їх включення.

2) Визначення найбільшої потужності, яка виділяється в транзисторі.

3) Розрахунок режимів роботи транзисторів по постійному і змінному струму.

4) Визначення напруги джерела живлення підсилювача

5) 5.Визначення потужності сигналу, яка віддається транзисторами у вибраному режимі їх роботи.

6) Визначення коефіцієнта підсилення плеча каскаду по напрузі і потужності.

7) Розрахунок коефіцієнта нелінійних спотворень вхідного сигналу.

8) Визначення номінальних значень елементів схеми підсилювача і вибір 'їх типу.

9) Електричний розрахунок трансформатора у вихідному колі підсилювача.

Зміст

‚ Вступ

Підсилення електричних сигналів – один з видів перетворення електромагнітної енергії, який відноситься до процесів її керування. Пристрій, який призначений для керування електричною енергією, для збільшення її потужності називають підсилювачем.

Структурна схема підсилювача має вигляд:

Вхідне коло підсилювача – коло підсилювача, до якоговмикається джерело керованої енергії, яке характеризується миттєвим значенням ЕРС (Е_і) і внутрішнім опором (Z_і).

Підсилювальний елемент – активний елемент електричного кола, який має управляючу властивість (транзистори, ЕВП, ІМС).

Вихідне коло – коло підсилювача, до якого підмикається навантаження, яке в загальному випадку носить комплексний характер.

Джерело живлення – джерело керуючої енергії, яка петворються підсилювальним елементом в енергію підсилювальних сигналів. Найчастіше в якості джерела живлення використовують гальванічні елементи.

Підсилювачі класифікують за такими ознаками:

Ø За характером підсилювального сигналу:

- підсилювачі гармонічних сигналів;

- підсилювачі дискретних сигналів.

Ø По діапазону підсилювальних частот:

- підсилювачі постійного струму;

- підсилювачі змінного струму.

Ø За видом електричних параметрів підсилювального сигналу:

- підсилювачі струму;

- підсилювачі напруги;

- підсилювачі потужності.

Ø По типу підсилювальних елементів:

- транзисторні;

- ІМС;

- електровакуумні.

Ø По типу підсилюваних сигналів:

- аперіодичні;

- резонансні.

Ø По призначенню:

- телевізійні;

- радіомовні;

- радіотрансляційні;

- вимірювальні.

Властивості підсилювачів характеризуються технічними показниками, які регламентуються відповідними стандартними. Число технічних показників визначається пизначенням підсилювача.

До основних технічних показників відносяться:

Ø вхідні/вихідні праметри;

Ø ККД і споживана потужність;

Ø коефіцієнт підсилення;

Ø амплітудна характеристика і динамічний діапазон;

Ø лінійні і нелінійні спотворення;

Ø перехідні спотворення;

Ø шуми.

Підсилювачем потужності називається підсилювач в якому вихідна потужність підсиленого сигналу співрозмірна з потужністю, яка підводиться до колекторного кола підсилювача від джерела живлення.

Підсилювальний каскад – це сукупність підсилюваль-них елементів з усіма додатковими елементами, які забезпечують заданий режим роботи.

Принцип підсилення підсилювальним каскадом на біполярних транзисторах полянає в тому, що підсилення напруги, струму або вихідної потужності відбувається за рахунок частини енергії або потужності джерела живлення по постійному струму.

Потужнім каскадом прийнято вважати каскад в якому транзистори віддають в навантаження потужність, близьку до максимально можливої. Основними вимогами, які ставляться до потужних вихідних каскадів, є одержання необхідної потужності в навантаженні і її максимальний коефіцієнт корисної дії при допустимих спотвореннях сигналу. Вимога максимального ККД має найбільше значення для підсилювачів з живленням від автономних джерел. Максимальне підсилення – другорядна вимога, оскільки необхідне підсилення може бути одержане в інших каскадах.

Транзистори, які стоять в підсилювачах потужності можуть працювати в режимах класів А, В, АВ.

Режим А – це такий режим, при якому робоча точка знаходиться по середині лінійної частини прохідної характеристики. Амплітуда вихідного струму змінюється напротязі повного періоду підсилювального сигналу. Тобто кут відсікання θ=180°

Режим В – режим з такою відсічкою, при якій вихідний струм тече практично тільки напротязі півперіода сигналу θ=90°. При цьому робоча точка лежить на початку прохідної характеристики.

Режим АВ – проміжний режим, при якому вихідний струм протікає напротязі більш, як одного півперіоду. Кут відсікання лежить в межах 30° < θ <180°

Вибір режиму здійснюється прикладенням відповідної напруги між базою та емітентом. В режимах класів АВ і В можуть працювати тільки двотактні каскади.

Однотактні вихідні каскади застосовуються деколи в підсилювачах з малою вихідною потужністю, оскільки їх ККД не перевищує 40%

Трансформаторні двотактні вихідні каскади в основному використовуються в режимі АВ, при якому ККД перевищує 50%. В цьому режимі втрати енергії джерелом живлення досить малі при відсутності сигналу і підвищується з підвищенням рівня сигналу, а рівень нелінійних спотворень більший, ніж при роботі в режимі класу А.

І. Вибір типу транзистора:

1) Вихідна (коливальна) потужність сигналу в колекторному колі трансформатора:

[Вт],

де η_т=0,8 – ККД вихідного трансформатора.

2) Потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора:

де η_А=0,45 – ККД колекторного кола транзистора в режимі роботи А (лежить в межах 0,4¸0,45).

3) Максимальна потужність яка розсіюється на колекторі транзистора з врахуванням температури навколишнього середовища:

де Р_kmaxp_. – максимально допустима розрахункова потужність транзистора, який вибирається.

Т_рмах=+85⁰С – максимальна температура колектор-ного переходу для германієвих транзисторів.

Т_{р ном}=+20⁰С – номінальна температура, при якій значення потужності, яка розсіюється на колекторі транзистора максимальна.

Т_дс=+33⁰С – температура довколишнього середовища

4) Розрахункове значення граничної частоти транзистора для схеми з спільним емітером:

[кГц],

де М_в – визначається у відносних одиницях:М_в=М_н(дБ)=20lgМ_в

М_в=М_н=

5) Вибираємо тип транзистора виходячи з умов:

Вибрав транзистор ГТ403А:

f_h₂₁_e=1000 кГц;

P_k _max=4 Вт (з тепловідводом).

Так, як умова P_k _max_р≤ P_k _max виконується тільки при наявності тепловідводу, то проводжу розрахунок поверхні охолодження радіатора:

[см²],

де R_TT=15⁰С/Вт — величина теплового опору колекторного переходу.

6) Тип вибраного транзистора та параметри вибраного транзистора:

P_k _max=4 Вт (з тепловідводом);

f_h21e=1000 кГц;

U_{ke max}=30 В;

h₂₁_e=20¸60;

I_k _max=1,25 А;

R_TT=15⁰С/Вт

ІІ. Розрахунок режиму роботи транзистора по

постійному струму:

1) Напруга на колекторі транзистора в режимі спокою:

U_ke0=(0.3¸0.5)U_{ke max} = 0,3∙20 = 6 [B]

2) Напруга джерела живлення:

E_k=2.25U_ke0= 2.25∙6 = 13.5 [B]

3) Величина колекторного струму в режимі спокою:

[A]

4) Побудова ЛН_ на вихідних статичних характеристиках транзистора і визначчення координати робочої точки: {I_k₀; U_ke₀; І_б₀} (див. графічну частину РИС.1):

U_ke0=6 B;

I_k0=0.46 A;