Задание для курсовой работы по дисциплине "Электроника"
Студенту 3 курса факультета ЭАСХП Марич Александру Ярославовичу № 03137
Рассчитать двухкаскадный трансформаторный усилитель мощности, выполненный на кремниевых транзисторах структуры p-n-p по условиям задачи 2.3 учебного пособия.
Исходные данные для расчета:
Сопротивление нагрузки Rн 25 Ом
Диапазон рабочих частот fн 20 кГц
fв 18 кГц
Мощность сигнала в нагрузке Pн 0.15 Вт
Коэффициент частотных искажений Мн=Мв 1.41
Коэффициент гармоник К 0.3
Коэффициент температурной нестабильности S 5
Глубина обратной связи F 1.5
Температура окружающей среды Т ºС 40
Напряжение питания Е 9 В
Расчет однотактного трансформаторного усилителя мощности
Задача. Трансформаторный усилитель построенный на схеме, должен развивать в нагрузке Rн мощность входного сигнала Pн при температуре окружающей среды Т. Рабочий диапазон частот усилителя от fн до fв при допустимых частотных искажениях Мв, Мн. Для уменьшения нелинейных искажений усилитель охвачен цепью общей последовательности отрицательной обратной связи по напряжению (RосСос), глубиной F.
Выбрать транзисторы и рассчитать параметры элементов схемы, обеспечив, при этом температурную стабилизацию рабочей точки каждого каскада с коэффициентом нестабильности S. Вычислить амплитуду входного напряжения и мощность, потребляемую усилителем от источника входного сигнала. Определить к. п. д. усилителя и полный ток, потребляемый от источника питания напряжением Е.
Порядок расчета
По заданной величине Pн из таблицы 1.4.1 определяем к.п.д трансформатора и рассчитываем выходную мощность каскада
Рвых= Pн / ηтр=0.15/0.7=0.21 Вт
ηтр-КПД трансформатора
Находим максимальную мощность, рассеиваемую коллектором транзистора VT2
Pk.т.= Рн/(ηк* ηтр) =(2.5…3.5) Рн=3*0.15=0.45 Вт
ηк-КПД коллекторной цепи
Выбираем транзистор VT2 по величине РК макс, UКЭ макс и fгр, учитывая особенность трансформаторного каскада, а также рекомендации раздела 1.8
Тип транзистора Материал h11Э, кОм h21Э, кОм h22б, мкОм fh21Э, мГц Iкмах, А UкЭмах, В ∆Т, К РК.макс, мВт Si
Оцениваем работоспособность выбранного транзистора в заданных температурных условиях
РК.макс=(Тn-Т)/2*RК.n-к
Т-температура окружающей среды, К
Тn-максимальная температура коллекторного перехода, К
RК.n-к-тепловое сопротивление переход-корпус, К/Вт
Так как по условию Рк.р.< РК макс, то данный транзистор проходит по условию.
Выбираем режим усиления класса А и рассчитываем оптимальный коэффициент трансформации:
находим амплитуду коллекторного напряжения UkA2 из уравнения
E= Ukn2+ Uэп2= UкА2+ Uост+ Uэn2
Остаточное напряжение на коллекторе Uост для высоковольтных транзисторов при больших токах выбирают равным 2…10 В, для низковольтных 1….4 В.
UкА2=Е- Uост- Uэn2
Uэn2=(0.1…0.3) Е
зная выходную мощность каскада, вычисляют эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора VT2 в точке покоя(Rk~2)
Rk~2= U2кА2/(2* Рвых)
рассчитываем оптимальный коэффициент трансформации по формуле
n=√(Rн/Rk~2)
Составляем эквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этом структуру транзисторов, и отмечая на ней все напряжения и токи. ............
