Реферат: Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания
Техническое задание.
Рассчитать схему усилителя низкой частоты с блоком питания. Исходные данные:
-коэффициент усиления по напряжению — 80;
-верхняя граничная частота — 10 кГц;
-нижняя граничная частота — 300 Гц;
-параметры нагрузки: — сопротивление — 200 Ом, емкость — 6800… ;
-коэффициент пульсаций на выходе блока питания — не более 0.15 .
Расчетная часть.
В качестве схемы усилителя выберем стандартную схему включения транзистора с общим эмиттером (рис. 1). Разделительный конденсатор С1 служит для передачи на вход транзистора VT1 усиливаемого переменного напряжения, а также исключает попадание на вход транзистора постоянного напряжения. Резисторы R1 и R2 образуют делитель для получения необходимого напряжения смещения на базе транзистора. Резистор R1 и конденсатор C2 обеспечивают температурную стабилизацию работы усилителя. В данной схеме резистор RН является нагрузкой.
В качестве транзистора VT1 выберем широко распространенный КТ 315 Д со следующими параметрами:
-максимальный ток коллектора IК MAX = 100 м А ;
-максимальное напряжение коллектор — эмиттер UКЭ MAX = 40 В ;
-максимальная рассеиваемая мощность транзистора PМАХ = 150 м Вт ;
-статический коэффициент передачи h2150 .
Напряжение питания UП примем равным 9 В, тогда для определения рабочего режима выберем две крайние точки: (UКЭ = UП, IK = 0) и (UКЭ = 0, IK ), где UКЭ — напряжение коллектор — эмиттер, IK — максимальный ток в нагрузке:
IK = = = 45 (м А).
Для нормальной работы транзистора выберем рабочую точку :
IK0= = 23 (м А),
UКЭ0 == = 4.5 (В).
Тогда мощность, выделяющаяся в транзисторе :
PK0 = I K0 * UКЭ0= 23 * 4.5 = 103.5 ( мВт),
что не превышает максимальную рассеиваемую мощность транзистора P МАХ = 150 м Вт.
Мощность, потребляемая усилителем от источника питания :
P0= IK0* UП = 23 * 9 = 207 ( м Вт).
Для схемы с общим эмиттером коэффициент усиления по току ki примерно равен статическому коэффициенту передачи h21. Базовый ток транзистора :
IБ0 = = = 0.46 (м А).
Теперь определим номиналы резисторов :
R1 , R2, R3 , где
IД — ток через делитель, IД 4* IБ0 .
R1 3.9 (к Ом) ,
R2 560 (Ом) ,
R3 1 (к Ом) .
Коэффициент усиления по напряжению определяется как: ku = .
Отсюда входное сопротивление транзистора :
RВХ = = = 125 (Ом).
Емкость конденсатора С1 рассчитывается исходя из того, что его сопротивление по переменному току на самой низкой частоте должно быть во много раз меньше входного сопротивления :
С1 = 42.46 (мкФ).
Выбираем ближайший — 50 мкФ.
Для заданной полосы частот емкость конденсатора С2 должна быть равна десяткам микрофарад, возьмем 20 мкФ.
Теперь рассчитаем стабилизатор напряжения с требуемыми параметрами. Входные цепи блока питания состоят из понижающего сетевого трансформатора и мостового выпрямителя. Схема стабилизатора напряжения показана на рис. 2.
Так как потребляемая схемой мощность небольшая, в качестве стабилизатора DA1 возьмем специально предназначенную микросхему К142ЕН8А, обеспечивающую выходное напряжение + 9 В и ток в нагрузке до 1 А. Данная микросхема обеспечивает коэффициент пульсаций на выходе примерно 0.03, что удовлетворяет заданию. Для нормальной работы напряжение на входе микросхемы должно быть не менее 12 Вольт, поэтому конденсаторы С1 и С2 выбираем на рабочее напряжение 25 В и емкостью 500 мкФ.
Литература.
1. Жеребцов И. П. Основы электроники. — Л.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Транзисторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1990.
3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1990.