Дудник А.Б., Гриненко В.В. Расчет усилителя низкой частоты

Подождите немного. Документ загружается.

кэ

А"

А'

б2 макс

об2

oк2

км2

к2 макс

км2

-U

об4

Рисунок 2.4 – Построение нагрузочной прямой транзисто-

ра VT2 (VT3)

Переносим нагрузочную прямую на входную характери-

стику (рисунок 2.5).

об2

бм2

бм2 макс

бэ

oб2

бм2

бм2 макс

А'

А"

≠

кэ

Рисунок 2.5 – Определение параметров входного сигнала

транзистора VT2 (VT3)

По графикам (рисунки 2.4, 2.5) определяем для транзисто-

ров VT2 (VT3):

бм

- амплитудное значение напряжения на базо-

эмиттерном переходе;

об

- напряжение покоя базы;

бм

- амплитудное значение тока базы;

об

- ток покоя базы.

Определение основных параметров каскада, собранного на

VT2, VT3, VT4, VT5.

Входное сопротивление транзистора VT2 (VT3)

бм

вхбэ

бм

Входное сопротивление верхнего плеча выходного каскада

на VT2, VT4

()

кмкм

RRRRR

вхвхбэвхбэн

бмбм

=++

24254

P .

Входное сопротивление нижнего плеча выходного каскада

на VT3, VT5

км

RRR

вхвхбэн

бм

353

Амплитудное значение входного напряжения:

- верхнего плеча (VT2, VT4)

UUUU

бмкм

вхмбм

=++

- верхнего плеча (VT3, VT5)

UUU

км

вхмбм

Ток покоя эмиттера транзистора VT1

=≥−23

()III

од VD

оэоб

Если

ImA

оэ

< 1

принимаем =−110

()

ImA

оэ

Требуемое падение напряжения U

од

на диодах VD1

(VD2) при токе I

од VD

UUU

одоб

об

=+2

Для определения количества диодов в цепи смещения вос-

пользуемся прямой ветвью вольт-амперной характеристики

диода (рисунок 2.6).

пр

од

Рисунок 2.6 – Определение количества диодов по прямой

ветви вольт-амперной характеристики диода

од

где U

од

- падение напряжения на одном диоде при пря-

мом токе I

од VD

Полученное значение

округляется в большую сторо-

ну.

Величина сопротивления R3

под

од VD

−

Выбираем транзистор VT1. Транзисторы подходят, если

выполняются неравенства

кэдопп

оэ

кдоп

> 3

Входное сопротивление верхнего плеча с учетом R3

RRR

вхверхвх

= 3

Входное сопротивление нижнего плеча с учетом R3

RRR

вхнижнвх

= 3

Среднее входное сопротивление плеч

.()

RRR

вхвхнижнвхверх

=+05 .

Величина сопротивления R4:

=−

20103

(..).

оэ

Rп

Значение тока базы покоя транзистора VT1

оэ

об

эмин

где h

эмин

- минимальный коэффициент передачи тока

базы.

Ток делителя

=−25

()II

од

об

Значения сопротивлений делителя

−−

об R

од

Е UU

поб R

обод

Входное сопротивление транзистора VT1

()

Rrh

вх VT бэмин

оэ

=++

0025

121

где

определяется по входной характеристике транзи-

стора VT1 на прямом участке вольт-амперной характеристики

(рисунок 2.7).

обVT

−

бэ

об VT

≠

кэ

Рисунок 2.7 – Определение

по входной характеристике

транзистора VT1

Входное сопротивление выходного каскада

выхк

RRRR

вхвх VT

PP.

Коэффициент усиления по напряжению предусилителя на

транзисторе VT1

вх

UVT эмин

выхк

вх

121

Коэффициент усиления по напряжению:

- верхнего плеча на транзисторах VT2, VT4

км

вхм

- нижнего плеча на транзисторах VT3, VT5

км

вхм

Коэффициент усиления по напряжению выходного каскада

.()

выхк

KKKK

uUVTUU

=+05

12435

Уточняем значение мощности, рассеиваемой одним тран-

зистором VT4 (VT5)

.(())..

P Е IIUI

кмакспкм oккмкм

=+−−

032101

44444

Коэффициент полезного действия всего каскада

+++++

(()

Е IIIIII

п oкод VD од oккмкм

4242

3 Расчет трансформаторного выходного каскада

Uвх

Tр1

Rн

VT2

VT1

Tр2

+Eп

Рисунок 3.1 – Трансформаторный выходной каскад

Выбор выходных транзисторов.

Амплитудное значение коллекторного напряжения нагруз-

ки

кмн

где

- эффективное напряжение на нагрузке, В.

Амплитуда импульса тока нагрузки

км

= .

Амплитуда напряжения на коллекторе транзистора

КEE

кмпп

==085

Коэффициент трансформации выходного трансформатора

кмтр

км

= ,

где

тр

η - КПД выходного трансформатора. Определяется

по таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Определение КПД выходного трансформа-

тора

Выходная мощность меж-

каскадного или выходного

трансформатора

КПД трансформатора в стацио-

нарных установках с большой

продолжительностью работы

До 1 Вт

−

0708

От 1 до 10 Вт

−

075085

От 10 до 100 Вт

−

084093

Амплитуда тока на коллекторе

км

тр

= .

Мощность, отдаваемая транзистором в нагрузку

тр

Формулы для ориентировочного расчета мощности рас-

сеивания на коллекторе транзистора в зависимости от режима

работы приведены в таблице 3.2.

По полученному значению

выбирают тип транзистора.

При этом у выбранного транзистора допустимая мощность рас-

сеивания на коллекторе при максимальной рабочей температуре

коллекторного перехода должна быть больше рассчитанной ве-

личины, т.е. должно выполняться условие

Р tt Р

кдопкмакск

=>.

Таблица 3.2 – Определение мощности рассеивания на кол-

лекторе транзистора

Тип каскада Режим ра-

боты

транзи-

стора

Входное

Напряжение

Расчетная

формула

Р P

≈

. U

вхмакс

064

Р P

≈

085

Класс АВ

вхмакс

Р P

≈

. U

вхмакс

064

Р P

≈

Двухтактный

трансформа-

торный каскад

усиления

мощности

Класс В

вхмакс

Р P

≈

028

Возможность применения транзистора определяется усло-

виями:

кмакскдоп

кэмакскэдоп

Максимальная температура коллекторного перехода тран-

зистора выбирается из условий

=+−°

1530

(),

кмаксВ

кмаксдоп

()

Р tt РttdPt

кдопкмакск C кмакс

===−−

- коэффициент, характеризующий уменьшение мощ-

ности с повышением температуры Вт/˚С.

Расчет режима работы транзистора по постоянному и пе-

ременному току.

Вследствие того, что входные каскады работают в режиме

большого сигнала, расчет их следует вести графоаналитическим

методом. Для этого на семействе выходных статических харак-

теристик выбранного транзистора выделяется область, в которой

могут быть расположены динамически линии нагрузки по пере-

менному и постоянному токам, ограниченная

, I

кдоп

, U

кмин

и гиперболой P

к t макс

Величина тока коллектора в режиме покоя

=−⋅⋅

05210(.)

ко

oк

где

=−

052

.К - коэффициент определяющий термоус-

тойчивость транзистора в рабочей точке.

ко

- значение обратного тока при 25

С.

При этом необходимо чтобы

км

≥−+11512

(..)()

III

кдоп oк

где =−

11512

К - коэффициент запаса по току.

Максимальная суммарная колебательная мощность, выде-

ляемая в коллекторной и эмиттерной цепях

()

∑

где =−

00301

K - коэффициент, задающий соотноше-

ние мощностей, выделяемых в эмиттерной и коллекторных це-

пях.

Эквивалентное сопротивление, характеризующее суммар-

ную нагрузку для переменных составляющих токов в коллек-

торной и эмиттерной цепях

()

∑