Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC-связью

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Челябинский государственный агроинженерный университет























Контрольная работа

"Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC – связью"







студент:          Арефкин Т. В

группа:                    303

преподаватель:   Савченко С. А.













Челябинск 2005


1. Задача



Задача: Рассчитать параметры усилителя, построенного по схеме рис. №1, на вход которого подается сигнал амплитудой ис от источника с внутренним сопротивлением Rc. Усилитель должен обеспечить в нагрузке RH требуемую амплитуду выходного напряжения UвыхА.

Порядок расчета:

Выбор транзистора:

1. Составляем эквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этом структуру транзисторов, и отмечаю на ней все напряжения и токи:







2. Определяем требуемый коэффициент усиления Киос усилителя, охваченного цепью ОС, по исходным данным задачи:







3. Находим коэффициент усиления Ки усилителя с разомкнутой цепью ОС:






Примечание. Далее расчеты ведутся для разомкнутой цепи ООС.

4. Находим коэффициент усиления отдельных каскадов, полагая, что они равны между собой, т.е. 

5. Выбираем режим усиления класса А, характеризующийся минимальными нелинейными искажениями, и рассчитываем напряжение источника питания Е:







где  - коэффициент запаса по напряжению.

Окончательно напряжение  выбираем из стандартного ряда 

Расчёт оконечного каскада усилителя:

6. Задаёмся сопротивлением резистора  Номинальное сопротивление резистора  выбираем из табл. П2.1: 

Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи:







7. Рассчитываем выходную мощность каскада 

8. Находим мощность  рассеиваемую коллектором VT2:



, где




9. Выбираем транзистор VT2 по величине   и  учитывая рекомендации из раздела 1.8:

Наиболее подходящим транзистором является КТ3102Б, его параметры:







10. Рассчитываем режим покоя транзистора VT2: • Задавшись конкретным значением одной из координат, определяют вторую координату, решая уравнение . Прямая, построенная в соответствии с уравнением на семействе статических выходных характеристик транзистора, называется нагрузочной прямой. Нагрузочная прямая, показанная на рис. 1, построена для случая, когда  и .

1-я точка: ; 

2-я точка: ; .

11. Находим величины , при 



, при 



12. Оцениваем реальный коэффициент усиления каскада по формуле:






13. Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором  по току , и окончательно выбирают тип резистора.







Выбираем резистор МЛТ – 0,25 – 510 Ом ± 5%

14. Строим динамическую линию нагрузки (ЛН) на семействе выходных характеристик.

15. Определяем динамический режим работы транзистора. Для этого откладываем на оси абсцисс амплитуду выходного напряжения  и делаем вывод о правильности выбора напряжения источника питания. Затем находим амплитудные значения тока коллектора  и тока базы . Переносим значения тока  на семейство входных характеристик и находим напряжение .







16. Находим сопротивление резистора R8, мощность, рассеиваемую им, а затем выбираем его тип: 







Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 180 кОм ± 5%

17. Расчет делителя произведем задавшись значением 


Пусть , тогда:



, откуда 





18. Определяем ток делителя , а затем рассчитываем мощность рассеивания резисторов  и  и выбираем их тип и номинал.







Выбираем резисторы: R5 - МЛТ – 0,125 – 510 кОм ± 5%

R6 - МЛТ – 0,125 – 20 кОм ± 5%

19. Вычисляем входное сопротивление оконечного каскада :



, где 





20. Определяем мощность, потребляемую базовой цепью транзистора VT2 от предыдущего каскада:



Расчёт предоконечного каскада усилителя:

21. Вычисляем выходную мощность предоконечного каскада



где Кзм - 1,1...1,2 - коэффициент запаса, учитывающий потери мощности в цепи смещения оконечного каскада.

22. Находим мощность Рк.Р, рассеиваемую коллектором VT1:






23. Принимая, с учетом падения напряжения на резисторе фильтра Rф, напряжение питания предоконечного каскада , выбираем транзистор VT1:

Наиболее подходящим транзистором является КТ201Б, его параметры:







24. Выбираем сопротивление резистора R3:

Пусть, тогда для 







25. Рассчитываем режим покоя транзистора VT1:

		принимаем 



	;

	

			вычисляем ток базы покоя .

26. Рассчитываем мощность, рассеиваемую резистором R3, и окончательно выбираем его тип и номинал:








Выбираем резистор МЛТ – 0,125 – 8.2 кОм ± 5%

27. Вычисляем эквивалентное сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1 в точке покоя :







28. Оцениваем коэффициент усиления предоконечного каскада:







29. Определяем амплитуду коллекторного тока транзистора VT1







Проверяем выполнение условия Iка1 <IKn1; 0,210мА<1мА.

30. Находим амплитудные значения тока базы и напряжения база-эмиттер транзистора VT1:










31. Вычисляем сопротивление резистора R4 и выбираем его номинальное значение и тип:







Выбираем резистор: R4 - МЛТ – 0,125 – 4.3 кОм ± 5%

32. Рассчитываем сопротивления резисторов R1 и R2; выбирают их тип и номинал

Расчет делителя произведем задавшись значением  Пусть , тогда: , откуда 







33. Определяем ток делителя , а затем рассчитываем мощность рассеивания резисторов  и  и выбираем их тип и номинал.



Выбираем резисторы: R1 - МЛТ – 0,125 – 2 кОм ± 5%

R2 - МЛТ – 0,125 – 47 кОм ± 5%

34. Вычисляем входное сопротивление предоконечного каскада Rex1 в точке покоя:



, 

где 


35. Рассчитываем фактические коэффициенты усиления по напряжению оконечного Ки2 и предоконечного Ки1 каскадов, учитывая влияние всех элементов схемы:









36. Определяем общий коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС Ки, сравнивают его с величиной, полученной в п.З, и делают выводы о правильности расчетов:



37. Находим коэффициент передачи у цепи ООС, обеспечивающий заданную глубину обратной связи:







38. Рассчитываем сопротивление резистора обратной связи Roc, используя выражение



, откуда 



Выбираем резисторы: RОС - МЛТ – 0,125 – 4.3 МОм ± 5%

Емкость конденсатора Сос выбираем достаточно большой (Сос≈С5)

Сос - К50 - 12 - 50В – 1мкФ

39. Проверяем выполнение условия 

R4 + Roc » RН 

4300 + 4.3·106 » 460

Для того, чтобы цепь ООС не шунтировала выходной каскад усилителя. 

40. Вычисляем входное сопротивление усилителя Rвхoc c замкнутой цепью ООС:







41. Рассчитываем емкости разделительных и эмиттерных конденсаторов: Мв = Мн=1,41



тогда 

a 

где 



Выбираем: конденсаторы С1, С2, С4:

К50 - 12 - 12В – 2мкФ

конденсатор С5:

К50 - 12 - 50В – 1мкФ

42. Определяем значения Сф и Rф

Задаёмся падением напряжения на резисторе RФ на уровне 











Выбираем: конденсатор СФ - К50 - 12 - 50В – 20мкФ

резистор: RФ - МЛТ – 0,125 – 1.6 кОм ± 5%

43. Вычисляем полный ток I0, потребляемый усилителем от источника питания:







44. Рассчитываем к.п.д. усилителя: