43542

Расчет усилителя постоянного тока

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Макс = 225мВТ Входная и выходная статистические характеристики транзистора типа КТ325А приведены на рис.15 Uкэ мах постоянный напряжение коллекторэмиттер В15 Pк мах постоянная рассеиваемая мощность коллектора мВт: при Tс = 6085 С.макс = 225мВТ Входная и выходная статистические характеристики транзистора типа КТ355А приведены на рис.15 Uкэ мах постоянный напряжение коллекторэмиттер В15 Pк мах постоянная рассеиваемая мощность коллектора мВт: при Tс = 6085...

Русский

2013-11-05

176.5 KB

65 чел.

      Государственный комитет Российской Федерации

                          по высшему образованию                

  Таганрогский  Государственный  Радиотехнический                   

                                     Университет

   

                              Кафедра  РПрУ и ТВ

                            Пояснительная  записка

                                 к  курсовой работе

                             по курсу «Электроника»

                    «Расчет усилителя постоянного тока»                                            

                                       

Выполнил  

студент  гр. Р-31                          Гончаров Д.А.     

Проверил  

доцент                                           Пивоваров И.И.

                                

                                   Таганрог 2002

                                  Лист замечаний

                                      Оглавление

                                                                                                           стр.

1. Техническое задание……………………………………………. 4

2. Принципиальная электрическая схема………………………. 5                        

3. Введение…………………………………………………………...6    

4. Расчет принципиальной электрической

схемы  по постоянному току……………………………………...7                           

5. Заключение………………………………………………………..18                                                  

6. Список литературы……………………………………………..19                                     

7. Приложения……………………………………………………..20                    

                              

                            1. Техническое задание

                                          Вариант №3  

                     Расчет усилителя постоянного тока

      Рассчитать дифференциальный каскад с транзисторным источником тока по постоянному току:

- преобразовать принципиальную электрическую схему так, чтобы в ней остались только элементы, влияющие на режим работы по постоянному току;

- выбрать активные компоненты;

- выбрать напряжение источника питания;

- выбрать положения рабочих точек на характеристиках активных компонентов;

  - выбрать номиналы и типы рассчитанных пассивных компонентов;

- рассчитать потребляемый каскадом ток и мощность;

- составить перечень элементов и изобразить их конструкции и расположения выводов;

Транзисторы типа       n-p-n

Изменение входного тока  Iвых      ±20 мкА

              

                  

               2. Принципиальная электрическая схема:

                                     

                                 

                                      

                                 3. Введение

     Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления по напряжению и по мощности сигналов постоянного или медленно меняющегося по величине тока. Они широко используются в электронных вычислительных устройствах, измерительной техники, управляющих и следящих системах и в ряде других областей.

    Усиление сигнала постоянного тока можно осуществить двумя принципиально различными методами: непосредственно по постоянному току и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный.

    Недостатком УПТ с преобразованием является относительная сложность схемы, содержащей, кроме усилителя, ряд других элементов. Поэтому наиболее часто в электронной аппаратуре используют УПТ с прямым усилением сигнала.

    Существуют разнообразные схемы УПТ прямого усиления. Основной особенностью их является гальваническая связь между каскадами усилителя, при которой выход одного каскада соединяется со входом последующего или непосредственно проводником или через омические сопротивления.

   Использование гальванической связи обуславливает две особенности УПТ: непостоянство “нулевого” уровня выходного напряжения или тока, который подвержен самопроизвольному изменению (дрейф нуля), и своеобразием схем каскадов и усилителя в целом.

  Дрейф нуля может быть вызван нестабильностью напряжения источника питания, изменением параметров усилительных элементов и деталей схемы вследствие их старения, колебания окружающей температуры (особенно при использовании транзисторов) и т.д.

 Основной задачей разработки усилителей постоянного тока является  рациональное построение схемы, обеспечивающее (при выполнении прочих требований) возможно меньшую величину дрейфа.

 Для снижения дрейфа применяют стабилизированные источники питания, охватывают каскады усилителя отрицательной обратной связью. Однако наиболее действенным и экономически выгодным методом уменьшения дрейфа является использование балансных усилительных каскадов.

 При полной симметрии плеч токи покоя обоих плечевых транзисторов, а также их отклонения в случае изменения режима (например, при изменение напряжения Еп или температуры) имеют равную величину. Потенциалы коллекторов при этом также равны. Поэтому при одинаковом воздействии дестабилизирующих факторов на оба транзистора одновременно  баланс моста не нарушается         

      

4. Расчет принципиальной электрической схемы по       

                          постоянному току    

  

Рассчитать по постоянному току дифференциальный каскад с транзисторным источником тока   (рис. 4.1)

   Напряжение питания каскада  Eп = 12В

   Преобразуем принципиальную электрическую схему дифференциального каскада (рис. 4.1), оставив только элементы, влияющие на режим работы по постоянному току (рис. 4.2).

  а)  Выбор активных компонентов для рассчитываемой схемы, их основные параметры и характеристики, выбор положений рабочих точек активных компонентов.

    

      Выбираем тип транзисторов  VT1, а так как принципиальная схема дифференциального каскада представляет собой, по существу, мост, плечами которого являются резисторы  R3 = R5 и одна сторона схемы является зеркальным изображением другой, то транзистор  VT3 имеет тот же тип что и транзистор VT1.  Резисторы  R1 = R6 , R2 = R7 входят в делители напряжения источника питания и служат для выбора исходного режима каскадов.

 

       Для   нормального режима работы транзистора необходимо выполнение условий:

                                 Uкэ.макс  > Eп

                                  Pк.макс > Pко ,

где  Uкэ.макс  -  максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

       Pк.макс  -  максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

       Pко  -  мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

      Этим условиям соответствует транзистор типа КТ 325А со следующими параметрами:

                        Uкэ.макс  =  15В  >  Eп = 12В

                         Pк.макс  =  225мВТ

     Входная и выходная статистические характеристики транзистора типа КТ325А  приведены на рис. 4.3. На семействе выходных статистических характеристик проводим линии  Uкэ.макс , Iк.макс, Pк.макс, ограничивающие область нормальной работы транзистора.

    На семействе выходных статистических характеристик выбираем Iко = 17мА, чтобы при этом транзистор не входил в режим отсечки. Рабочую точку ставим на кривой статистической характеристики при Iбо = 0,16мА. Через рабочую точку и точку на оси ОХ равную Еп = 12В проводим нагрузочную прямую. При этом Uкэо = 1,8В.

   Переносим рабочую точку на входные статистические характеристики. Эта точка должна быть расположена на кривой, соответствующей  Uкэо = 1,8В  (а при отсутствии кривой в семействе входных характеристик на той из них, которая снята при  Uкэо ≠  0В) и току Iбо = 0,16мА. По графику получаем значение  Uбэо = 0,68В

    Все полученные из графиков значения занесем в таблицу 4.1 :

     Iко, мА

     Iбо, мА

     Uкэо, В

    Uбэо, В

         17

         0,16

          1,8

       0,68

Все полученные значения для транзистор VT1 и  VT3 будем обозначать так: Iко(1) , Iбо(1) , Uкэо(1) , Uбэо(1)

        Основные параметры транзистора типа КТ325А

Iк мах – постоянный ток коллектора, мА……………………….30

Iэ мах – постоянный ток эмиттера, мА…………………………30

Uкб мах  – постоянный напряжение коллектор-база, В……….15

Uкэ мах  – постоянный напряжение коллектор-эмиттер, В…15

Pк мах – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт:

     при Tс = -60…85º С……………………………………………..225

     при Tс = + 125º С…………………………………………………85

Допустимая температура окружающей среды, ºС.........-60...+125

                         

Отметим на выходной характеристики транзистора типа КТ325А изменение входного тока Iвх = ± 20 мкА данного по условию задачи и определяем, попадает ли транзистор в режим отсечки.

                            Графики  VT1 и VT3

 

                                  

   

    Выбираем тип транзисторов  VT2. Для   нормального режима работы транзистора необходимо выполнение условий:

                                 Uкэ.макс  > Eп

                                  Pк.макс > Pко ,

где  Uкэ.макс  -  максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

       Pк.макс  -  максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

       Pко  -  мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

      Этим условиям соответствует транзистор типа КТ 355А со следующими параметрами:                         

                         Uкэ.макс  =  15В  >  Eп = 12В

                         Pк.макс  =  225мВТ

    Входная и выходная статистические характеристики транзистора типа КТ355А  приведены на рис. 4.4. На семействе выходных статистических характеристик проводим линии  Uкэ.макс , Iк.макс, Pк.макс, ограничивающие область нормальной работы транзистора. На семействе выходных статистических характеристик выбираем Iко = 7,8мА, чтобы при этом транзистор не входил в режим отсечки. Рабочую точку ставим на кривой статистической характеристики при Iбо = 0,1мА. Через рабочую точку и точку на оси ОХ равную Еп = 12В проводим нагрузочную прямую. При этом Uкэо = 6В.

    Переносим рабочую точку на входные статистические характеристики. Переносим рабочую точку на входные статистические характеристики. Эта точка должна быть расположена на кривой, соответствующей  Uкэо = 6В  (а при отсутствии кривой в семействе входных характеристик на той из них, которая снята при  Uкэо ≠  0В) и току Iбо = 0,1мА. По графику получаем значение  Uбэо = 0,76В

Все полученные из графиков значения занесем в таблицу 4.1 :

     Iко, мА

     Iбо, мА

     Uкэо, В

    Uбэо, В

         7,8

         0,1

          6

       0,76

Все полученные значения для транзистора VT2 будем обозначать так: Iко(2) , Iбо(2) , Uкэо(2) , Uбэо(2)

Основные параметры транзистора типа КТ355А

Iк мах – постоянный ток коллектора, мА.....................................30

Iэ мах – постоянный ток эмиттера ,мА………………………....30

Uкб мах  – постоянный напряжение коллектор-база, В……….15

Uкэ мах  – постоянный напряжение коллектор-эмиттер, В…15

Pк мах – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт:

     при Tс = -60…85º С......................................................................225

     при Tс = + 125º С...........................................................................85

Допустимая температура окружающей среды, ºС……..-60...+125

                                    

                                 

                                          Графики   VT2

                        

                       б) Расчеты по постоянному току

Возьмем произвольно номинальное значение резистора R4 = 100 Ом

Мощность, рассеиваемая на резисторе R4  равна

PR4  = (2*Iко(1))^2)* R4 = 115,6 мВт

Принимаем резистор R4 типа МЛТ-0,125

(Характеристика резистора типа МЛТ-0,125 дана в приложении)

Найдем сопротивление в цепи коллектора из уравнения, составленного для данной цепи:

Еп = Iко(1)*R5 + Uкэо(1) + Uкэо(2) + 2* Iко(1)*R4

                               R5 = 47 Oм

                               R3 = 47 Oм

Мощность, рассеиваемая на резисторах R5 и R3 равна

  PR3  = ((Iко(1))^2)* R3 =  13.5 мВт

   PR5 = ((Iко(1))^2)* R5  = 13.5 мВт

Принимаем резисторы R5 и R3 типа МЛТ-0,125

Найдем величины сопротивлений делителя напряжений          Rд1 = R1 = R6                               

Rд2 = R2 = R7

Еп =  (Iбо(1)+ Iд)*Rд1+ Uбэо(1)+ Iд* Rд2+ Uбэо(2)+ 2* Iбо(1)* R4

Rд1 = 1.8 кОм

Rд2 = 11 кОм

Мощность, рассеиваемая на резисторах R1 и R6 равна

PR1  = ((Iбо(1)+ Iд)^2)* R1 = 1,66 мВт

PR6  = ((Iбо(1)+ Iд)^2)* R6 = 1,66 мВт

Мощность, рассеиваемая на резисторах R2 и R7 равна

PR2  = ((Iд)^2)* R2 = 7.04 мВт

PR7  = ((Iд)^2)* R7 = 7.04 мВт

Принимаем резисторы R1 и R6 типа МЛТ-0,125

Принимаем резисторы R2 и R7 типа МЛТ-0,125

       Найдем величину сопротивления базы:

Еп =  Iбо(2)*R8 + Uбэо(2) + Iбо(2)* R4

R8 = 110 кОм

Мощность, рассеиваемая на резисторе R8 равна

PR8 = ((Iбо(2))^2)*R8 = 1,1 мВт

Проверяем выполнение условия  Pк.макс > Pко.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзисторов VT1 и VT3  в рабочей точке, равна

Pко(1) = Iко(1)* Uкэо(1)

Pко(1) = 34 мВт

Условие Pк.макс > Pко выполняется.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзисторов VT2  в рабочей точке, равна

Pко(2) = Iко(2)* Uкэо(2)

Pко(2) = 46,8 мВт

Условие Pк.макс > Pко выполняется.

Определяем ток и мощность, потребляемые дифференциальным каскадом с транзисторным источником тока в режиме покоя. Потребляемый ток равен:

Iп = 2*Iбо(1) + 2*Iд + 2*Iко(1) + Iбо(2) = 36,02 мА

Потребляемая мощность равна:

Pп = Iп* Еп =  432 мВт

Полученные результаты занесем в таблицу:

Сопротивления резисторов:

R1, кОм

R2, кОм 

R3, Ом

R4, Ом

R5, Ом

R6, кОм

R7, кОм

R8, кОм

   1,8

  11

47

 100

47

  1,8

11

 110

Мощности, рассеиваемые на резисторах:

PR1, мВт

PR2, мВт

PR3, мВт

PR4, мВт

PR5, мВт

PR6, мВт

PR7, мВт

PR8, мВт

 0,9

  7,04

  13,5

115,6

  13,5                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

 0,9

7,04                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

  1,1

Ток и мощность, потребляемые дифференциальным каскадом с транзисторным источником тока в режиме покоя равны:

Iп = 36,02 мА

Pп = 432 мВт

                          

                          5. Заключение

   

   В ходе курсовой работы мы приобрели и закрепили  теоретические знания и практические навыки расчета электрических схем по постоянному току.

  В данной работе мы преобразовали принципиальную электрическую схему так, чтобы в ней остались только элементы, влияющие на режим работы по постоянному току;

  - выбрали активные компоненты;

 - выбрали напряжение источника питания;

 - выбрали положения рабочих точек на характеристиках активных компонентов;

 - рассчитали цепи схемы по постоянному току;

 - выбрали номиналы и типы рассчитанных пассивных компонентов;

 - рассчитали потребляемые усилителем ток и мощность;

 - составили перечень элементов и изобразили их конструкции и расположения выводов.

 

                          6. Список литературы

1. Степаненко И.П.     Основы теории транзисторов и транзисторных схем.      4-е изд. перераб. и доп.  М. : Энергия, 1977     572с.

2. Гершунский Б.С.  Справочник по расчету электронных схем.   Киев: Виша шк. , 1983.   240с.

3. Гусев В.Г. ,  Гусев Ю.М.   Электроника :  Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов.  2-е  изд. , перераб. и доп.   М.: Высш. шк. ,  1991.    622с.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения:  Справочник.  М.: Радио и связь.    1987.    656с.

5.  Резисторы: Справочник / Под общ. ред.  И.И. Четверткова и В.М. Терехова.  М.:Радио и связь.    1987.   352с.

6. Гершунский Б.С.   Расчет основных электронных и полупроводниковых схем в примерах: Учеб. пособие для радиотехнических специальностей техникумов.  Киев: Изд-во.    ун-та. ,  1968.   250с.

                                  

                                        7. Приложения


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51656. Стандартні вимоги до виховного простору загальноосвітнього навчального закладу 28 KB
  Функції класного керівника Інформаційноаналітична передбачає збір і систематизацію даних про учнів та їхні сімї; аналіз стану навчальновиховного процесу в класі збір відомостей про стан здоров'я учнів. Плановопрогностична передбачає планування роботи класу а також своєї діяльності та освіти прогнозування особистісного росту учнів та розвитку і становлення класного колективу. Регуляційнокореляційна передбачає здійснення корекції поведінки учнів регулювання взаємовідносин у класному колективі; забезпечення умов для всебічного...
51662. Shopping for clothes 65.5 KB
  Общеобразовательные: активизировать лексические навыки по теме «Одежда» и «Покупки»; совершенствовать навыки диалогической речи; совершенствовать навыки аудирования и чтения.