Расчет нелинейных искажений каскада.

Расчет нелинейных искажений каскада.

Для этого определим амплитуды гармоник коллекторного тока по сквозной динамической характеристике Iк(Eист) методом пяти ординат.

Сопротивление источника находим по формуле:

Rист=1,5*h11э=1,5* (DUбэ / DIб) | Uкэ=const

На входных ВАХ используем треугольник MNK для определения h11э.

h11э= (DUбэ / DIб) | Uкэ=const=(0,8-0,725)/0,2ּ10-3=375 Ом.

Rист=1,5*375 =562,5 Ом.

Далее, перенося точки на нагрузочной прямой с выходной ВАХ на входную, рассчитываем э.д.с. эквивалентного источника питания по формуле:

Еист = Uбэ + Iб * Rист

Накопленные данные заносим в табл.3.1:

Таблица 3.1

Iк, мА Iб, мА Uбэ, В Eист, В
5,625 0,0055 0,72 0,75
0,1 0,76 0,816
11,875 0,15 0,78 0,864
14,375 0,2 0,8 0,9125
18,125 0,27 0,83 0,982

Строим сквозную динамическую характеристику Iк(Eист) (рис. 3.4).

Рис. 3.4 – Сквозная динамическая характеристика оконечного каскада.

Уровни сигнала определяются следующим образом: амплитуда Еист m однозначно определяется “треугольником мощности” АВС на выходных ВАХ транзистора VT1.

По сквозной динамической характеристике находим номинальные токи:

Iк’max=18,125 мА;

Iкmin =5,6 мА;

I0=11,9 мА;

I2=8,6 мА;

I1=14,85 мА.

Далее определяем амплитуды гармоник тока

Проверка:

Iк’max = I1m+ I2m+ I3m+ I4m+ Imср =18,125 мА;

Находим коэффициент нелинейных искажений для транзистора, работающего в режиме А по формуле:

.

Должно выполняться условие: γ < 4% (1,79 < 4).

Расчет цепи делителя.

1. Находим ток делителя:

Iд= 5 * Iб0= 5*0,15ּ10-3= 0,75ּ10-3 А

2. Находим сопротивление резистора RД2:

R2= (Uбэ0 + Iэ0* Rэ) / Iд=(0,78+12,025ּ10-3*200)/0,75ּ10-3=4247 Ом.

Выбираем R2=4300 Ом.

РR2= Iд­2* R2=(0,75ּ10-3)2*4300=0,00242 Вт.

Тогда тип R2: МЛТ-0,125-4300±10%.

3. Находим сопротивление резистора R1:

R1= (Eк - URф - Iд*R2) / (Iд + Iб0);

URф= Iко* Rф=11,875*10-3*560=6,65 В.

R1=(18-6,65-0,75ּ10-3*4300)/(0,75 ּ10-3+0,15ּ10-3)=9028 Ом.

Выбираем R1=9100 Ом.

РR1=(Iд + Iб0)­2* R1=(0,75ּ10-3+0,15ּ10-3)2*9100=0,00737 Вт.

Тогда тип R1: МЛТ-0,125-9100±10%.

Расчет выходного трансформатора.

Находим сопротивление нагрузки коллекторной цепи VT1 по переменному току:

R~=Uкэm/Iкm

R~=( Uкэ0 ­- Uкэmin)/( Iк’max- Iк0)=(9-2)/[(18,125-11,875)ּ10-3] = 1120 Ом

Коэффициент трансформации находим по формуле:

Находим активное сопротивление первичной обмотки

r1= R~(1-ηтр)*с/(1+с)

Находим активное сопротивление вторичной обмотки

, где с=(0,5¸0,7)

Получаем:

r1=1120(1-0,65)*0,7/1,7=161 Ом

r2=1/1,7*0,967*0,35/0,65=0,306 Ом

По полученным данным выбираем типовой трансформатор ТМ10-16, параметры которого:

Номинальная мощность Рном=0,01 В·А.

1) Входное сопротивление Rвх=2256 Ом.

2) Выходное сопротивление Rвых=17,5 Ом.

3) Коэффициент трансформации n=0,095.

4) Сопротивление первичной обмотки по постоянному току r1= 166 Ом.

5) Сопротивление вторичной обмотки по постоянному току r2= 0,7х2 Ом.

Температурная стабильность каскада.

Температурная стабильность каскада определяется по формуле:

S = (1+D) / (1 - amin + D),

причем должно выполняться условие S < 4 (для однотактных усилителей мощности на биполярных транзисторах, работающих в режиме А).

amin = h 21э min / (1+ h21э min)= 30/31=0,9677.

Находим S:

S=(1+0,132)/(1-0,9677+0,132)=6,89

Т.к. условие S < 4 не выполняется, поэтому вместо резистора R2 ставим термистор, параметры которого:

ММТ-4-4,3 кОм ± 20%; ТКС=3 %/˚С; tраб=(-60…+125) ˚С.

11. Расчет блокирующих конденсаторов Сф,Сэ.

Хс(fн) << R

, отсюда

1. Находим емкость конденсатора Сф:

Ucmax=2*7,4=14,8 В.

Выбираем Сф=0,56 мкФ.

Тогда тип Сф: К53-1-0,56±20%-20.

2. Находим емкость конденсатора Сэ:

Ucmax=2*2,41=4,82 В.

Выбираем Сэ =1,5 мкФ.

Тогда тип Сэ: К53-1-1,5±20%-20.

Тип конденсатора определяет Uco (берем Ucmax=2* Uco) по постоянному току.

Определение входных параметров.

  • Находим входное сопротивление каскада
  • Rвх.к.= (R1|| R2)|| h11э = 4300*9100/(4300+9100)||375= =2920*375/(2920+375)=332 Ом

  • Находим входную мощность каскада
  • Pвх.к.= Iбm* Uбm / 2 = (0,27ּ10-3-0,15ּ10-3)*(0,83-0,78)/2= 0,003 мВт.

    Расчёт разделительного конденсатора С1

    мкФ.

    Выбираем С1 =1 мкФ.

    Тогда тип С1: К53-1-1±20%-30.

    Коэффициент усиления по мощности.

    Находим коэффициент усиления

    KP = Pн / Pвх = 0,0075/(0,003ּ10-3)=2500

    15. Коэффициент усиления по напряжению:

    =

    16. Коэффициент усиления по току:

    KI=KP/KU=2500/3,31=755,29


    ОДНОТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

    Исходными данными для расчета однотактного усилителя мощности являются входные параметры двухтактного усилителя мощности:

    1) Рн = 14,8 мВт;

    2) Rн = 78 Ом;

    3) Частота сигнала fн=1 кГц;

    4) ;

    5) g £ 4%.

    Рис. 4.1. Принципиальная схема однотактного усилителя на полевом транзисторе

    Рис. 4.2. Схема замещения однотактного усилителя на полевом транзисторе по переменному току в области СЗЧ

    Расчет каскада производится аналогично расчету усилителя с общим истоком, но необходимо учитывать, что подключение сопротивления нагрузки Rн к стоковой цепи транзистора VT1 происходит через трансформатор Тр. По переменному току напряжение стока VT1 U1 и напряжение нагрузки Uн связаны через коэффициент трансформации n:

    n=W2/W1= Uн/U1.

    Рис. 4.3. Схема замещения трансформатора Тр в области СЗЧ.

    .

    1. Выбор КПД трансформатораосуществляем по таблице 2.1 [стр. 21]:

    ηтр= 0,65.

    Выбор типа транзистора VT1.

    Рассчитываем необходимую допустимую мощность, рассеиваемую на стоке транзистора.

    Pс.доп.=(1,1¸1,2)*Pн / hтр.

    Pc.доп.=1,1* 0,0148 / 0,65 = 25 мВт.

    2) Рассчитываем граничную частоту, которая должна быть в 5¸10 раз больше частоты сигнала в нагрузке:

    fгр= (5¸10)*fн = (5¸10) кГц.

    3) Примем Ec равным одному из стандартных значений (с учетом напряжения питания 2-хтактного усилителя мощности).

    Ec = 18 В.

    Рассчитываем максимальное напряжение Uси:

    Uси=(1,1¸1,2)·Ec=1,1·18=20 В

    Исходя из полученных данных выбираем транзистор КП302,Б, параметры которого:

    Uси.max = 20 В;

    Pс.max= 300 мВт при температуре окружающей среды Тс=(-60¸+90) ˚С.

    Рис. 4.4. Выходные ВАХ VT1.

    rft.deutsch-service.ru referatrgh.nugaspb.ru uto.deutsch-service.ru referattzb.nugaspb.ru Главная Страница