Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Приклад остаточного розрахунку каскаду попереднього підсилення з СЕ6.1.4.1 Вихідні дані У результаті попереднього розрахунку (розділ 5) було складено схему ПНЧ, в яку входять декілька однотипних каскадів попереднього підсилення з СЕ. Виконаємо розрахунок каскаду попереднього підсилення, схема електрична принципова якого наведена на рис. 6.1, за такими вихідними даними (загалом отримуються у результаті попереднього розрахунку): 1) напруга на виході каскаду Uвих.т = 7,5 В; 2) опір навантаження Rн = 1200 Ом; 3) напруга джерела живлення ЕК = 30 В; 4) нижня межа частот f н = 75 Гц, верхня межа частот f в = 19,5 кГц; 5) допустимі значення коефіцієнтів викривлень в області нижніх частот Мн = 1,15, в області верхніх частот Мв = 1,12. Як і для попереднього розрахунку, вважаємо, що ПНЧ працює у стаціонарних умовах. 6.1.4.2 Необхідно визначити: 1) тип транзистора VT1 (уточнити правильність попереднього вибору); 2) режими роботи транзистора; 3) опори резисторів дільника R 1, R 2; 4) опір резистора колекторного навантаження R 3; 5) опір резистора в ланцюгу емітера R 4; 6) ємність розділяючих конденсаторів С1, С2; 7) ємність конденсатора в ланцюгу емітера С 3; 8) гарантовані значення коефіцієнтів підсилення каскаду за струмом К I, напругою К U та потужністю К P. При побудові схеми каскаду будемо використовувати елементи з допустимим відхиленням від номінальної величини ± 5% (ряд Е24; керуючись цим, в результатах розрахунку можна залишати не більше трьох значущих цифр).
6.1.4.3 Порядок розрахунку 6.1.4.3.1 Перевіримо правильність попереднього вибору транзистора: 1) допустима напруга між колектором та емітером повинна перевищувати напругу джерела живлення UK max > EK; (6.1) 2) величина допустимого струму колектора повинна перевищувати максимальне значення струму у колекторному колі транзистора IKmax > (I0K + IKm), (6.2) де I0K – струм спокою у колі колектора; IKm – амплітуда змінної складової струму у колі колектора; IKm = U вих. m / Rн», (6.3) де – еквівалентний опір навантаження каскаду за змінним струмом. При цьому R 3 є навантаженням за постійним струмом. З огляду на те, що даний каскад є підсилювачем потужності, для забезпечення максимальної передачі потужності задаємо: R 3 = Rн, (6.4) тобто R 3 = 1200 Ом, (до речі, за умови підсилення напруги задають R 3 << Rн, а при підсиленні струму R 3 >> Rн), тоді: Ом; IKm мА. Для забезпечення економічності каскаду за мінімальних нелінійних викривлень обирають I0K = (1,05...1,1) IKm = 1,1 × 12,5 = 13,8 мА. На підставі (6.1) та (6.2) необхідно вибрати транзистор, який би забезпечував: UKmax > 30 В; IKmax > (13,8 + 12,5) = 26,3 мА. За результатами попереднього розрахунку було обрано в якості підсилюючого елемента транзистор типу КТЗ15. За даними табл. 5.2 або довідника [4] знаходимо, що заданим вимогам відповідає транзистор КТЗ15Г, у якого UKmax = 35В, IKmax = 100 мА, h21Е = 50...350, PKmax =150 мВт. 6.1.4.3.2 Знаходимо напругу між колектором та емітером транзистора у режимі спокою U0К = U вих.т + Uост, (6.5) де Uост – напруга між колектором та емітером, нижче якої при роботі каскаду виникають значні нелінійні викривлення через те, що у робочу зону потрапляють ділянки характеристик транзистора зі значною кривизною. Для малопотужних транзисторів як правило задають Uост = 1В. Тоді U0К = 7,5 + 1 = 8,5 В. 6.1.4.3.3 Знаходимо потужність, що виділиться на колекторі транзистора: PK = I0K U0K. (6.6) При цьому необхідно забезпечувати виконання умови: PK < PKmax; (6.7) PK = 13,8 × 8,5 = 117 < 150 мВт. Таким чином, вибраний тип транзистора відповідає вимогам за потужністю. 6.1.4.3.4 Знаходимо опір навантаження у колі колектора. З огляду на (6.4), маємо R 3 = 1200 Ом. За табл. 6.2, 6.3 вибираємо R3 = 1,2 кОм. Потужність, що розсіюється в резисторі: P = I 2 R. (6.8) Отже Вт. За табл. 6.4 вибираємо резистор типу С2-33 потужністю 0,25 Вт. 6.1.4.3.5 Знаходимо опір резистора R4 у ланцюгу термостабілізації:
. (6.9) При цьому оптимальним співвідношенням є: При цьому бажано виконувати оптимальне співвідношення: (6.10) що забезпечує незначне зниження динамічного діапазону каскаду і падіння напруги на R 4, яке перевищує значення контактного потенціалу p-n переходу транзистора (для забезпечення умов температурної стабілізації режиму спокою каскаду). Отже: Ом; За табл. 6.2, 6.3 вибираємо R4 = 360 Ом. Тоді Останнє відповідає умові (6.10). Потужність, що розсіюється в R 4 Вт.
За табл. 6.4 вибираємо резистор типу С2-33 потужністю 0,125 Вт. 6.1.4.3.6 Знаходимо ємність конденсатора С 3, що шунтує R 4 за умови, що його опір на частоті f н повинен бути у 10 разів меншим за опір резистора R 4: , (6.11) де множник 106 дозволяє отримувати значення ємності у мікрофарадах. мкФ. Робоча напруга на С 3 В. За табл. 6.2, 6.3 та 6.5 вибираємо конденсатор типу К50-35 ємністю 100 мкФ на напругу 6,3 В. 6.1.4.3.7 Знаходимо величину струму спокою бази транзистора , (6.12) мА. 6.1.4.3.8 Оскільки у відкритому стані транзистора напруга між його базою та емітером становить близько 0,6 В, то напруга спокою бази В (6.13) і можна знайти орієнтовне значення вхідного опору транзистора , (6.14) Ом. 6.1.4.3.9 Знаходимо величини опорів резисторів дільника R 1, R 2. Дільник підімкнено до напруги U Д = EK = 30 В. (6.15) Величина струму в дільнику вибирається в межах I Д = (2...5) I0Б, (6.16) що забезпечує незалежність задання режиму спокою транзистора при зміні його параметрів під впливом температури, при заміні на інший і т.п. I Д = 5 × 0,276 = 1,38 мА. Падіння напруги на резисторі R4 складає (6.17) = (13,8+0,276)× 10-3 × 360 = 5,07 В. Тоді ; (6.18) . (6.19) Отже, R 1 = = 14700 Ом; R 2 = Ом. За табл. 6.2 – 6.3 вибираємо R1 = 15 кОм; R2 = 4,3 кОм. Знаходимо потужність, що виділяється в резисторах R1 і R2: ; (6.20) (6.21) = [(0,276+1,38)×10-3] · 2 · 15 · 103 = 0,041 Вт; = (1,38×10-3)2 × 4,3 × 103 = 0,008 Вт. З табл. 6.2 - 6.4 вибираємо резистори типу С2–33 потужністю 0,125 Вт. 6.1.4.3.10 Знаходимо ємність конденсаторів С1 та С2 за умови забезпечення допустимого значення коефіцієнта частотних викривлень Мн . З цією метою розподіляємо частотні викривлення по колах, що включають конденсатори С1 і С2: Мн = при , (6.22) = 1,058. Знаходимо ємність (в мікрофарадах) конденсатора С1 на вході підсилювача: , (6.23) мкФ. Знаходимо ємність (в мікрофарадах) конденсатора С2 на виході підсилювача: , (6.24) мкФ. Робочу напругу С1 і С2 приймаємо рівною (6.25) В. За табл. 6.5 вибираємо конденсатори типу К73-17 ємністю С1 = 3,3 мкФ, С2 = 4,7 мкФ на напругу 63 В. 6.1.4.3.11 Знаходимо амплітудні значення струму й напруги на вході каскаду: , (6.26) де h 21 Emin – мінімальне значення коефіцієнта передачі струму в схемі з СЕ для обраного транзистора. мА. . (6.27) В. Необхідна потужність вхідного сигналу , (6.28) Вт. 6.1.4.3.12 Знаходимо розрахункові коефіцієнти підсилення каскаду за струмом, напругою та потужністю: (6.29) (6.30) (6.31) дБ. Раніше було прийнято значення коефіцієнта підсилення за потужністю 20 дБ, отже каскад розраховано вірно. Більш того, навіть за мінімального значення коефіцієнта підсилення транзистора h21Emin = 50 маємо запас за підсиленням. Діапазон можливих значень коефіцієнта підсилення у транзисторів досить широкий: для КТ315Г він складає h21Emin =50...350. Отже основний параметр може перевищувати своє мінімальне значення у сім разів. На перший погляд це може здатися суттєвим недоліком, бо результати розрахунків, що ми отримали, виявились досить приблизними. Але введення в підсилювач від’ємного зворотного зв’язку у цьому випадку зможе зменшити та стабілізувати значення коефіцієнта підсилення, а також покращити інші параметри пристрою. 6.1.4.3.13 По значеннях ємностей С1 і С2 будуємо амплітудно-частотну характеристику в діапазонах частот (0,6...1,4) f н і (0,8...1,2) f в для 8...10 точок кожного діапазону. При цьому для нижніх частот: , (6.32) (6.33) (6.34) Для верхніх частот: , (6.35) (6.36) де гранична частота підсилення транзистора (6.37) кГц. Результати розрахунків заносимо у табл. 6.6 та 6.7.
Таблиця 6.6 – АЧХ для нижніх частот
Таблиця 6.7 – АЧХ для верхніх частот
|