Реферат: Усилитель мощности

МинистерствоОбразования РФ

Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет

Курсоваяработа

по дисциплине: Электроника.

Выполнил:студент гр. АиУ-01-4Муфтахов Эльвир АсхатовичПроверил: к.т.н., доцент

Крамнюк Анатолий Илларионович

Тюмень 2003Содержание

1. Техническое задание………………………………………………………...

2. Введение……………………………………………………………………...

3. Блок-схема……………………………………………………………………

4. Расчет каскадов усилителя мощности:

4.1. Выходной каскад………………………………………………………...

4.2. Повторитель 3……………………………………………………………

4.3. Аттенюатор………………………………………………………………

4.4. Повторитель 2……………………………………………………………

4.5. Усилитель 2………………………………………………………………

4.6. Повторитель 1……………………………………………………………

4.7. Усилитель 1………………………………………………………………

4.8. Расчет разделительных конденсаторов………………………………...

5. АЧХ и ФЧХ усилителя на транзисторе VT4……………………………….

6. Расчет искажений на верхних частотах…………………………………….

7. Расчет стабилитронов………………………………………………………..

8. Расчет радиаторов охлаждения……………………………………………..

9. Технология изготовления печатных плат…………………………………..

10. Спецификация………………………………………………………………

11. Карта режимов……………………………………………………………...

12. Список литературы…………………………………………………………

Стр.

1. Техническоезадание

Необходимоспроектировать и рассчитать усилитель мощности со следующими параметрами:

·

Rн=19,8185 Ом мощность Pвых=5,7427 Вт;

·

59,5728Гц – 59572,8 Гц;

·

н=1,0151, Мв=1,1Мн=1,11661;

·

Kf=0,0624%;

·

вх=0,2646 кОм=264,6 Ом;

·

Uвх=0,0179В;

·

0; -0,1763 дБ; -1,763 дБ; -17,63 дБ.

2. ВВЕДЕНИЕ

Усилитель мощности предназначен для создания требуемой мощности сигнала внагрузке. Усилитель колебаний низкой частоты – составная часть каждогосовременного радиоприемника, телевизора или магнитофона. Усилитель являетсяосновой радиовещания по проводам, аппаратуры телеуправления, многихизмерительных приборов, электронной автоматики и вычислительной техники,кибернетических устройств.

3. Блок-схема

Выходной каскад предназначендля обеспечения заданной мощности на заданном сопротивлении нагрузки.

Повторитель 3 увеличиваетвходное сопротивление выходного каскада.

Аттенюатор служит для плавной иступенчатой регулировки уровня ослабления выходного напряжения.

Повторитель 2 увеличиваетвходное сопротивление аттенюатора.

Усилители 1, 2 увеличиваютвходное напряжение до величины, необходимой для выходного каскада.

Повторитель 1 увеличиваетвходное сопротивление усилителя 2, для того, чтобы обеспечить величину входногонапряжения и сопротивления усилителя 1 указанного в техническом задании.

4. Расчет каскадов усилителя мощности

4.1.Выходной каскад

1. Определим амплитудные значения тока и напряжения:

2. ОпределимPдоп:

3. Определим Uкэ12, Uкэ13:

4. Определим Eк:

Приняв Uз =0,7В получили Eк =43,118В, округлим это значение до стандарта, т.е. примем Eк = 45В

5. Выберем тип транзисторов VT12, VT13(n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

I(ко), А

U(бэ), В

VT12

КТ817Б

0,00005

0,7

VT13

КТ817Б

0,00005

0,7

6. Определим ток покоя VT12,VT13:

Примем Iп12,13 = 390 мА

7. Определим величину резисторов защиты:

<img src="/cache/referats/18321/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1034">, выбираем по Е24, R38,40 = 1,8 Ом

8. Определим ток покоя VT10,VT11:

<img src="/cache/referats/18321/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1035">E24,R37,39 = 18Ом

9. Определим Uкэ10,11:

10. Определим мощность, рассеиваемую на VT10, VT11:

11. Выберем тип транзисторов VT10(n-p-n), VT11(p-n-p) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

U(бэ), В

VT10

КТ815Б

1,5

0,7

VT11

КТ814Б

1,5

0,3

12. Определим величину напряжения смещения U0по равенству:

13. Определим ток покоя транзистора VT9:

<img src="/cache/referats/18321/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1041">, примем Iп9 = 0,015А, тогда <img src="/cache/referats/18321/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

14. Определим R35+R36:

15. Определим мощность, рассеиваемую на VT9:

16. Выберем тип транзисторов VT9(n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

U(бэ), В

VT9

КТ961Б

1,5

100

0,7

17. Выберем R35>> Rн,то есть R35= 200 Ом

Тогда R36= 1449,4 – 200 = 1249 Ом = 1,249 кОм

Примем R36= 1,2кОм.

18. Определим величину емкости C15 из условия:

Примем C15= 47мкФ

19. Определим емкость в цепи компенсации:

Примем C18= 220мкФ

20. Определим коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10 – VT13:

21. Проверим правильность выбранного значения Uкэ9:

22. Определим входное сопротивление выходного каскада в целом:

23. Величина R~для предварительного каскада равна:

24. Найдем входное сопротивление транзистора VT9:

25. Определим коэффициент усиления предварительного каскада:

26. Определим коэффициент усиления всего выходного каскада:

27. Выбираем ток базового делителя VT9:

28. Определимрезистор делителя:

Примем R30 =910 Ом

Выберем R34из условия R34> Rн.Одновременно для уменьшения необходимой емкости конденсатора фильтра C16 желательновыбирать как можно больше.

Поэтому принимаем R31= 1300 Ом = 1,3 кОм, R34= 12000 Ом = 12 кОм

29. Определимемкость конденсатора фильтра:

Примем C16= 3300мкФ

30. Определим неизвестные сопротивления:

31. Определимпадения напряжений на резисторах:

32. Рассчитаем мощности резисторов:

33. Рассчитаем напряжения на конденсаторах:

Расчет ООС:

34. Рассчитаем глубину ООС:

35. Рассчитаем входное сопротивление выходного каскада:

Примем R28≈ Rвх= 200 Ом

36. Рассчитаем эквивалентное сопротивление:

Примем R29 =1600 Ом

37. Определим коэффициент усиления выходного каскада с ООС:

4.2. Повторитель 3

Нагрузкой для данного повторителя будет являться входное сопротивление выходногокаскада, т.е. сопротивление R28 цепи обратной связи, а за амплитудувыходного напряжения примем входное напряжение выходного каскада, т.е.:

Rн =200 Ом

1. Вычислим значение тока протекающего через нагрузку:

2. Определим параметры транзистора VT8:

3. Выберем тип транзистора VT8 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT8

КТ315Б

0,15

0,1

250

4. Определим значение тока базы VT8:

5. Определим падение напряжения на R24:

6. Определим параметры транзистора VT7:

7. Выберем тип транзистора VT7 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT7

КТ315Б

0,15

0,1

250

8. Определим значение тока базы VT7:

9. Определим значение тока делителя:

Выберем ток базового делителя из условия, что Iд>>Iб. Примем:

10. Найдем значение резистора R24:

11. Найдем значение резистора R23:

R23 =(5-10) кОм. Примем R23= 10000 Ом, тогда

12. Определим падения напряжений на резисторах базового делителя:

13. Определим значения резисторов базового делителя:

14. ОпределяемвеличинуRэ~:

15.Определим входное сопротивлениетранзистора VT7:

16. Определимкоэффициент передачи повторителя:

17. Определимвходное напряжение повторителя:

18. Вычислим значение входного сопротивления повторителя:

19. Определим величину емкости конденсатора С12, исходя изусловия:

Примем C16= 100 мкФ

20. Определим напряжение на конденсаторах:

21. Определим мощности резисторов:

4.3. Аттенюатор

Аттенюатор должен обеспечивать дискретное переключение диапазонов и плавное изменение сигнала внутри них:

(-17.63 … -1.763) дБ

(-1.763 … -0.1763) дБ

(-0.1763… 0) дБ

Длянормальной работы аттенюатора необходимо выполнение следующего условия:

1. Для обеспечения максимального ослабления (-17.63… -1.763) дБ:

Округлим найденноезначение сопротивления по раду Е24: R43=7,5кОм

Тогда максимальноеослабление в этом диапазоне будет:

2. Длядиапазона (-1.763 … -0.1763) дБ

Округлим найденное значение сопротивления по раду Е24: R42=240 Ом

Тогда максимальное ослабление в этом диапазоне будет:

3. Длядиапазона (-0.1763… 0) дБ

Округлим найденное значение сопротивления по раду Е24: R41=22 Ом

Тогда максимальное ослабление в этом диапазоне будет:

4. Рассчитаемнапряжения на резисторах аттенюатора:

Для UR25возьмём наибольшее значение, т.е. когда ослабление наименьшее:

Рассчитаем мощности данных резисторов:

4.4. Повторитель 2

Нагрузкой для данного повторителя будет являться эквивалентноесопротивление, т.е. параллельное соединение сопротивления R44аттенюатора и Rвхпредыдущего повторителя, а за амплитуду выходного напряжения примем входноенапряжение того же повторителя, т.е.:

1. Вычислим значение тока протекающего через нагрузку:

2. Определим параметры транзистора VT6:

3. Выберем тип транзистора VT6 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT6

КТ315Б

0,15

0,1

250

4. Определим значение тока базы VT6:

5. Определим падение напряжения на R20:

6. Определим параметры транзистора VT5:

7. Выберем тип транзистора VT5 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT5

КТ315Б

0,15

0,1

250

8. Определим значение тока базы VT5:

9. Определим значение тока делителя:

Выберем ток базового делителя из условия, что Iд>>Iб. Примем:

10. Найдем значение резистора R20:

11. Найдем значение резистора R19:

R19 =(5-10) кОм. Примем R19= 10000 Ом, тогда

12. Определим падения напряжений на резисторах базового делителя:

13. Определим значения резисторов базового делителя:

14. ОпределяемвеличинуRэ~:

15.Определим входное сопротивлениетранзистора VT5:

16. Определимкоэффициент передачи повторителя:

17. Определимвходное напряжение повторителя:

18. Вычислим значение входного сопротивления повторителя:

19. Определим величину емкости конденсатора С9, исходя изусловия:

Примем C9= 100 мкФ

20. Определим напряжение на конденсаторах:

21. Определим мощности резисторов:

4.5. Усилитель 2

Нагрузкой для данного усилителя будет являться входное сопротивлениепредыдущего каскада RвхП2, а амплитудой выходного сигнала будет амплитуда входного сигналаповторителя, т.е.:

Uн=2.12В

Rн=189673 Ом

Расчеткаскада по постоянному току:

1. Определимток в нагрузке:

2.Ориентировочно зададим значения Iкminи Uкэmin, используя соотношения:

3. ОпределяемIкmax:

4. Зададимсязначением γэ и вычислимλ:

5. ОпределимЕк и R15, UC7:

6. Определим Iкначи Uкнач:

7. Определимдопустимую мощность рассеивания на транзисторе:

8. Выберем тип транзистора VT4 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT4

КТ340Б

0,15

0,05

100

300

3,7

9. Найдём токIд:

10.Рассчитаем значения резисторов делителя R13и R14:

11.Рассчитаем значение конденсатора в цепи эмиттера С7:

Расчеткаскада по переменному току:

При расчетекаскада по переменному току определяются следующие параметры:

12. Определимкоэффициент усиления в области средних частот:

Тогда <img src="/cache/referats/18321/image338.gif" v:shapes="_x0000_i1195">

13. Входноесопротивление каскада:

14. Выходноесопротивление каскада:

15. Определим напряжения на резисторах R15, R16:

Для обеспечения уровня нелинейных искажений,определяемых техническим заданием, вводим отрицательную обратную связь понапряжению глубиной F=5.

16. Входное сопротивление усилителя с ОС равнозначению резистора R11:

17. Определим сопротивление цепи ОС R12:

18. Коэффициент усиления усилителя с ОС:

19. Определим входные параметры каскада:

20. Найдём напряжение на базовых делителях:

21. Определим мощности резисторов:

22. Определим напряжение на конденсаторах:

4.6. Повторитель 1

Нагрузкой для данного повторителябудет являться входное сопротивление последующего усилителя, а за амплитудувыходного напряжения примем входное напряжение того же каскада, т.е.:

1. Вычислим значение тока протекающего через нагрузку:

2. Определим параметры транзистора VT3:

3. Выберем тип транзистора VT3 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

Модель

P, Вт

U(кэ), В

I(k), A

f(гр), Mhz

C(к)

VT3

КТ315Б

0,15