Выбор типа транзисторов и способа их включения для оконечного каскада

Курсовой проект

На тему: «Расчёт усилителя мощности низкой частоты»

Харьков 2009

Реферат

В данном курсовом проекте рассчитывается усилитель мощности низкой частоты. Производится составление функциональной схемы, а по ней синтезируется электрическая схема на дискретных элементах.

Расчёт ведётся графоаналитическим методом по входным и выходным вольтамперным характеристикам.

В состав УНЧ входят: усилитель мощности, фазоинверсный каскад, предварительный усилитель, собранный на ОУ.

Ключевые слова:

УНЧ - усилитель низкой частоты;

ОУ - операционный усилитель;

Введение

Оконечные каскады выполняются по схеме с трансформаторной связью, либо по схеме с безтрансформаторной связью. Трансформаторную связь применяют, когда сопротивление нагрузки меньше выходного сопротивления каскада. Поэтому в настоящем проекте рассчитывается усилитель с трансформаторной связью.

Транзисторы и способ их включения, схема каскада и режим работы транзисторов выбираются из условий обеспечения заданной выходной мощности и максимального к.п.д. при заданных частотных искажениях. Оконечные каскады могут выполняться по однотактной или двухтактной схеме. Однотактная схема позволяет сэкономить один транзистор, но не может обеспечить к.п.д. выше 30%.

Двухтактная схема может обеспечить кпд до 78% при коэффициенте гармоник 7-12%. Габариты выходного трансформатора из-за отсутствия тока подмагничивания значительно уменьшаются. Выходная мощность достигает величины в 1.5 раза большей, чем мощность, рассеиваемая на коллекторах транзисторов.

Транзисторы могут быть включены либо по схеме с общей базой, либо общим эмиттером, либо общим коллектором.

После выбора схемы оконченного каскада и режима работы выбирается транзистор, удовлетворяющий следующим условиям:

1. Допустимая мощность рассеяния на коллекторе должна быть не ниже максимальной рассеиваемой при заданной максимальной температуре окружающей среды.

2. Предельная частота коэффициента передачи тока должна быть выше верхней заданной частоты для того, чтобы искажения, вносимые транзистором, были, возможно, меньшими.

Техническое задание

1. Диапазон частот f_н=80 Гц; f_в=13 кГц

2. Допустимые частотные искажения М_н=1,2дБ; М_в=1,3 дБ

3. Выходная мощность Р_вых=2,3 Вт

4. Сопротивление внешней нагрузки R_н=2,7Ом

5. Данные источника сигнала U_и=1,3 мВ; R_и=170 Ом

6. Допустимый коэффициент гармоник К_г£ 2,5%

7. Диапазон изменения температуры Т=-20^О+40^ОС

Предварительный расчёт

Выбор типа транзисторов и способа их включения для оконечного каскада

Оконечный каскад можно выполнить по двухтактной схеме, работающей в режиме АВ, транзисторы включить по схеме с общим эмиттером. Так как сопротивление внешней нагрузки мало, то применим трансформаторную связь с нагрузкой.

Мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора составит:

(1.1.1.1)

h- к.п.д. выходной цепи. Для режима АВ

h=0.5¸0.7. Принимаем h=0.6

(1.1.2)

h_т=0.85 – к.п.д. выходного трансформатора.

(1.1.3)

Предельная частота транзистора определяется по заданным искажениям на высокой частоте.

(1.1.4)

(1.1.5)

Выбираем транзистор КТ801Б, который имеет следующие параметры:

Р_к,мах=5Вт,

f_г=10 МГц,

h₂₁_э=50,

U_кэ._max=60В,

I_к._max=2A,

U_ост=5В.

Предельная частота транзистора:

(1.1.6)

Напряжение, которое можно подать на коллектор:

(1.1.7)

Выбираем U_ок=19 В.

Тогда для получения мощности 2,7 Вт потребуется импульс коллекторного тока:

(1.1.8)

Такому току коллектора соответствует ток базы I_Б=23мА. Для получения тока базы 31мА необходимо подать на базу напряжение U_Б_m₌0,95В (рисунок 4).

Значение переменной составляющей напряжения и тока базы:

U_Б~=0,95-0,5=0.45В I_Б=I_вх=23мА.

Входная мощность за период сигнала:

(1.1.9)

Коэффициент гармоник определяется по графику зависимости от коэффициента использования транзистора по мощности при коэффициенте асимметрии плеч g=0.1 (рисунок 1).