bsuir.info
БГУИР: Дистанционное и заочное обучение
(файловый архив)
Вход (быстрый)
Регистрация
Категории каталога
Другое [53]
Форма входа
Логин:
Пароль:
Поиск
Статистика

Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0
Файловый архив
Файлы » ТОБ / ЭСБ » Другое

ЭСБ (з.), ПЭУППиПС, Контрольная работа, 2016
Подробности о скачивании 09.01.2016, 19:31
1) Проектирование электронных устройств передачи, приема и преобразования сигналов;
2) ЭСБ;
3) заочная ИИТ
4) контрольная работа
5) год выполнения работы 2015;
6) вариант 21
Препод - Манюк

Контрольное задание № 1
Расчет усилителя низкой частоты

Исходные данные: 1) входное напряжение УНЧ UВХ берется по двум последним цифрам зачетной книжки в милливольтах; 2) мощность на выходе усилителя берется по двум последним цифрам зачетной книжки в ваттах; 3) частотный диапазон от 25 Гц до 10 кГц; 4) коэффициент частотных искажений МН = МВ =1,1.

Вариант 20. Следовательно UВХ = 2 мВ, РВЫХ = 2 Вт.

Принципиальная схема многокаскадного усилителя низкой частоты представлена на рисунке 1.


Рисунок 1 - Принципиальная схема многокаскадного усилителя низкой частоты.

Выходной каскад усилителя рассчитывается в режиме А.
КПД трансформатора принимаем равным 0,75, тогда в коллекторной цепи транзистора выделится мощность:

Рк = Рвых/0,75

Рк = 2/0,75 = 2,7 Вт

Для определения значения напряжения источника питания задаемся значением нагрузки RН = 4 Ом. Определим амплитуду напряжения на выходе по формуле
;
.
Напряжение питания оконечного каскада определяем по условию:

где – начальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора – это напряжение, при котором на выходных характеристиках транзистора наблюдается заметное увеличение угла наклона. Примем , тогда ЕК будет равно

Из стандартного ряда принимаем значение 15 В.
Падение напряжения на сопротивлении RЭ равно
UЭ = 0,1ЕК
UЭ = 0,1•15 = 1,5 В
Напряжение в первичной обмотке трансформатора
Ur = 0,08ЕК
Ur = 0,08•15 = 1,2 В
Тогда напряжение питания участка коллектор – эмиттер транзистора будет равно
UОК = ЕК – (UЭ + Ur)
UОК = 15 – (1,5 + 1,2) = 12,3 В
При этом максимальное напряжение транзистора составляет
UK.MAX = UOK/0,4

UK.MAX = 12,3/0,4 = 30,75 В

По найденным параметрам выбираем транзистор [1] КТ801А с параметрами:
РВЫХ = 5 Вт, UКЭ = 40 В, IК = 1 А, h21Э = 13 – 50, ТП = 150OC.
Определяем мощность на коллекторе при максимальной окружающей температуре
РK.MAX = 3,03 (ТП – ТОКР.МАХ)

РK.MAX = 3,03 • (150 – 85) = 197 Вт

Рассчитаем ток покоя коллекторной цепи в режиме А

IOK = PK/(0,4 • UОК)

IOK = 5/(0,4 • 12,3) = 1,02 А
Определим мощность потребляемую от источника питания

Ро = РК/0,4

Ро = 5/0,4 = 12,5 Вт

Ток покоя базы находится при минимальном значении коэффициента передачи тока

IOБ = IOK / hMIN

IOБ = 1,02 / 13 = 0,08 А

Сопротивление нагрузки переменной составляющей коллекторного тока

RН = UOK / 2 РК

RН = 12,3 / 10 = 1,23 Ом.

Амплитуда базового входного тока определяется как

IБМ = (IК.МАХ - IК.МIN) / 2 hMIN

IБМ = (2 - 1) / 26 = 0,04 А.

Рассчитаем входное сопротивление

RВХ = UБМ / IБМ

RВХ = 2,5 / 0,04 = 62,5 Ом

Мощность во входной цепи усилителя определяется по формуле

РВХ = (UБМ • IБМ) / 2

РВХ = (2,5 • 0,04) / 2 = 0,05 Вт

Коэффициент усиления мощности равен

КР = РК / РВХ

КР = 5 / 0,05 = 100

Сопротивление RЭ2 в цепи эмиттера определяется по формуле

RЭ2 = UЭ / IOK

RЭ2 = 1,5 / 1,02 = 1,5 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление RЭ2 равное 1,5 Ом.

Рассчитаем сопротивления резисторов R5 и R6, при этом ток I6 через резистор будет равен

I6 = 3• IОБ

I6 = 3• 0,08 = 0,24 А

R6 = 5• RВХ

R6 = 5• 62,5 = 312,5 Ом

R5 = (ЕК – UОБ – Uэ2) / (IОБ + I6)

R5 = (15 – 1,2 – 1,5) / (0,08 + 0,24) = 38,4 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление R5 = 39 Ом, R6 = 330 Ом.

Коэффициент трансформации трансформатора равен

n = √(R_Н/(η• R_Н ))

n = √(4/(0,75• 1,5)) = 1,9

Активное сопротивление первичной r1 и вторичной r2 обмоток трансформатора определяем при коэффициенте С = 0,7, что обуславливает уменьшение падения напряжения на первичной трансформатора и увеличивает КПД усилителя

r1 = (C∙R_Н•(1- η))/(1+C)

r1 = (0,7∙1,5•(1- 0,75))/(1+0,7) = 0,15 Ом

r2 = (R_Н•(1- η))/(η(1+C))

r2 = (4(1- 0,75))/(0,75(1+0,7)) = 0,78 Ом

Емкость разделительного конденсатора СР3 рассчитаем по формуле

СР3 = 1/(2∙3,14∙f_(н )∙(R_н+r_1)∙√(m_(н-1) ))

СР3 = 1/(2∙3,14∙25∙(1,5+0,15)∙√(1,1-1)) = 54 мФ

Учтем частотные искажения в области нижних частот, при расчете CЭ2 и индуктивности L1 первичной обмотки трансформатора

L1 = (0.159(R_н-r_1))/(f_(н )•√(m_(н-1) ))

L1 = (0.159(1.5-0.15))/(25•√(1,1-1)) = 26,8 мГн



СЭ2 = 64 мФ.

Так как ток покоя первого транзистора должен быть 1,5 – 2 раза больше амплитудного тока усиливаемого сигнала на входе последующего каскада, то

IOK = 2• IБМ

IOK = 2• 0,04 = 0,08 А

Выберем транзистор для первого усилительного каскада [1] ГТ122А с параметрами
РВЫХ = 75 мВт, IК.МАХ = 20 мА, h21Э = 15 – 45.

Рассчитаем граничную частоту транзистора по формуле

f = 3fВ• hMIN

f = 3•10•103•15 = 45 кГц

Сопротивление резисторов RК1 и RЭ1 определяется по формуле

RК1 = (ЕК • 0,4) / IOK

RК1 = (15 • 0,4) / 0,08 = 75 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление RК1 = 75 Ом.

RЭ1 = (ЕК • 0,1) / IOK

RЭ1 = (15 • 0,1) / 0,08 = 18,75 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление RК1 = 20 Ом.

Напряжение на коллекторе транзистора в режиме покоя

UОК = ЕК - IOK (RК1 - RЭ1)

UОК = 15 – 0,08 (75 – 20) = 10,6 В

Учитывая дифференциальное сопротивление RЭ получим

СЭ1 = 1/(2∙3,14∙f_(н )∙R_Э1∙√(m_(нЭ-1) ))

СЭ1 = 1/(2∙3,14∙25∙20∙√(1,1-1)) = 1,6 мФ

Ток покоя базы определяется по формуле

IОБ = IОК / hMIN

IОБ = 0,08 / 15 = 5,3 мА

По входной характеристике для данного значения тока находим напряжение смещения базы UОБ = 0,2 В.

Определим падение напряжения на сопротивлении резистора RЭ1

UЭ1 = 0,1ЕК
UЭ1 = 0,1•15 = 1,5 В

Рассчитаем элементы цепи смещения. Ток протекающий через резистор R2 принимаем равным

Ir2 = (2 - 5) IБ

Ir2 = 3,5• 0,053 = 0,186 А

R1 = (ЕК – UОБ – Uэ1) / (IОБ + Ir2)

R1 = (15 – 0,2 – 1,5) / (0,0053 + 0,186) = 67,8 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление R1 = 68 Ом.

R2 = (UОБ + Uэ1) / Ir2

R2 = (0,2 + 1,5) / 0,186 = 9,1 Ом

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление R2 = 9,1 Ом.

Нагрузочное сопротивление первого усилительного каскада

RН = (RВХ2 • R12) / (RВХ2 + R12)

RН = (5 • 8) / (5 + 8) = 3 Ом

Амплитудное значение тока в сопротивлении нагрузки рассчитаем по формуле

IНМАХ = (RВХ2 + IБМ2) / RН

IНМАХ = (5 + 0,08) / 3 = 1,7 А

Коэффициент усиления по току

Кi = IНМАХ / IБМ

Кi = 1,7 / 0,08 = 21

Коэффициент усиления тока при использовании в усилительном каскаде транзистора с минимальным коэффициентом передачи тока

КiО = (hMIN • RК1) / (RН + RК1)

КiО = (15 • 75) / (3 + 75) = 14,4

Значение коэффициента частоты искажений находится по формуле

МВ = √(1+(2∙3,14∙f_В∙С_К∙(1+h_MAX)(R_к1∙R_вх/R_12))

МВ = √(1+(2∙3,14∙10•〖10〗^3∙〖10〗^(-9)∙(1+45)(75∙5/8)) = 1,1

Емкость разделительного конденсатора рассчитывается по формуле

СР2 = 1/(2∙3,14∙f_(н )∙〖(R〗_к1+R_Н)∙√(m_(нЭ-1) ))

СР2 = 1/(2∙3,14∙25∙(75+3)∙√0,1) = 0,3 мФ

Падение напряжения на конденсаторе СР2 на нижней частоте определяется по формуле

UСТ = I_БМ2/(2∙3,14∙f_(н )∙С_Р2 )

UСТ = 0,53/(2∙3,14∙25∙0,0003) = 10,6 В

Находим амплитудное значение входного напряжения второго каскада

UБМ2 = IБМ2 • RВХ2

UБМ2 = 0,53 • 5 = 2,65 В.
Категория: Другое | Добавил: ilya21
Просмотров: 567 | Загрузок: 6
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]