Підсилювач потужності

Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська Державна Академія Залізничного Транспорту

Кафедра “Транспортний зв’язок”

ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ

Пояснювальна записка курсового проекту

з дисципліни “Електроніка та мікросхемотехніка”

Харків

2008

Зміст

Вступ

1 Попередній розрахунок підсилювача

1.1 Типова структурна схема підсилювача

1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду

1.3 Попередній розрахунок вхідного і проміжного каскадів

1.4 Розподіл спотворень по каскадах

2 Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду

2.1 Розрахунок схеми на комплементарних транзисторах

2.2 Особливості розрахунку схеми на складених транзисторах

3 Розрахунок вхідного і проміжного каскадів

3.1 Розрахунок каскаду по постійному струму

3.2 Розрахунок резисторного каскаду з ЗЕ

3.3 Розрахунок каскадів на мікросхемах

4 Розрахунок узагальнюючих параметрів і схеми НЗЗ

4.1 Розрахунок якісних показників підсилювача

4.2 Розрахунок електричних параметрів підсилювача

Висновок

Список літератури

Вступ

У наш час однією із самих швидко розвиваючих і перспективних галузей науки та техніки є електроніка. Зараз практично неможливо знайти яку-небудь галузь промисловості у якій би не використовувалися електронні вимірювальні прилади, пристрої автоматики й обчислювальної техніки. Але всього цього не було б без винаходу напівпровідних пристроїв, у тому числі транзисторів і діодів, які є тими елементарними цеглинками, з яких і будується сучасний будинок електроніки. Спочатку, транзистор був розроблений саме як підсилювальний прилад, покликаний замінити громіздкі електронні лампи, а вже пізніше став використовуватись як основний елемент логічних схем. З тих пір практично всі електронні підсилювачі виконуються на основі транзисторів.

Пристрій, призначенний для підсилення вхідного сигналу за рахунок енергії джерел живлення називається підсилювачем. Важливим типом підсилювача є підсилювач потужності. Будучи або самостійними пристроями, або частиною більш складних апаратів, підсилювачі знайшли широке застосування в радіомовленні, звуковому кіно, техніці звукозапису, телебаченні, радіолокації й радіонавігації, ядерній фізиці, медицині й біології, системах автоматики й т.д. У даному курсовому проекті зроблений розрахунок підсилювача потужності на транзисторах і мікросхемі.

1 Попередній розрахунок підсилювача

1.1  Типова структурна схема підсилювача

Як вхідний каскад підсилювача використовують резистивний підсилювач на мікросхемі ОП. З метою одержання основного підсилення сигналу, яке здійснюється проміжним каскадом, використовують схему на транзисторі за схемою ЗЕ, отже саме він володіє найбільшим коефіцієнтом підсилення.

З метою забезпечення в навантаженні  необхідної потужності , в якості вихідного каскаду підсилювача використовуємо безтрансформаторну двотактну схему, яка володіє малими габаритами і широким діапазоном частот.

Рисунок 1.1 Типова структурна схема підсилювача

1.2 Попередній розрахунок вихідного каскаду

За відомою потужністю на виході =8 Вт і опором навантаження =4 Ом визначають амплітуду напруги на виході:

 

Розраховуються необхідні коефіцієнти підсилення за напругою і потужністю:

;

;

де,- ЕРС і внутрішній опір джерела сигналу;

- потужність на вході підсилювача при вхідному опорі .

Так як напруга джерела живлення  не задана, то її необхідно визначити зі співвідношення:

,

де , n=1, ;

напруга насичення транзистора (0,5… 2 В);

 амплітуда напруги сигналу на виході;

(3…5)В- запас напруги, що враховує температурну нестабільність каскаду.

В

В

З ряду номінальних джерел вибираємо двополярне джерело живлення:

В  В   В.

Вибираємо схему каскаду за вихідною потужністю:

Вихідна потужність – більше 1…5 Вт,

Режим транзисторів – В,

Схема каскаду-двотактний без трансформаторний каскад з ЗЕ на складених транзисторах.

Транзистори для вихідного каскаду вибираються за потужністю розсіювання на колекторі при максимальній робочій температурі, за максимальними величинами напруги і струму, а також за верхньою робочою частотою.

Якщо підсилювач забезпечує в навантаженні потужність , то орієнтовне значення потужності, що розсіюється на колекторі, буде дорівнювати:

Вт

де, - для без трансформаторного каскаду;

- коефіцієнт використання транзистора;

- коефіцієнт, що враховує тип схеми ( двотактна ).

Для забезпечення надійної роботи підсилювача потужність повинна бути менше граничної потужності розсіювання транзистора при максимальній температурі навколишнього середовища

Вибір транзистора вихідного каскаду проведемо відповідно до наступних умов:

 Вт

Визначимо максимально допустиму напругу:

 В

Гранична частота підсилення струму транзистора в схемі з ЗЕ  в обраного транзистора повинна задовольняти умові:

 Гц

Транзистор повинен забезпечити в навантаженні амплітуду струму:

 А

Максимальний припустимий струм колектора  повинен задовольняти умові:

 А

Обраний транзистор КТ817А задовольняє умовам, які наведені вище.

Таблиця 1.1 Параметри транзистора КТ817А

Тип	Структура	МГц	Макс. доп. Параметри
			Ркмакст, Вт	Iк, А	Uкэ, В
1	2	3	4	5	6	7
КТ817А	n-р-n	3	25	3	25	20

Перевіримо умову:

Гц

Для схеми на складених транзисторах, крім вихідного транзистора, необхідно вибрати комплементарну пару, що задовольняє наступним умовам:

1)  Вт

2)  А

3)  В

4)  Гц

Обрані транзистори ГТ402А, ГТ404А задовольняють умовам, які наведені вище.

Таблиця 1.2 Параметри транзисторів ГТ402А, ГТ404А

Тип	Структура	МГц	Макс. доп. Параметри
			Ркмакст, Вт	Iк, А	Uкэ, В
1	2	3	4	5	6	7
ГТ402А	р-n-р	1	4	0,5	25	30
ГТ404А	n-р-n

Перевіримо умову:

 Гц

На вихідних характеристиках транзистора будується лінія навантаження, що проходить через точки “P” – ( /b; 0 ) і “M” – (/b-; ), де b=2- для без трансформаторної схеми. Точки: “P” (12;0) “M”(4;2).

Рисунок 2. Вхідні та вихідні характеристики транзистора КТ817А

За амплітудою базового струму за допомогою вхідної характеристики визначається амплітуда вхідної напруги =1,1-0,65=0,45В, а за ними - вхідний опір вихідного каскаду Ом і величина ЕРС передкінцевого каскаду з вихідним опором Ом

 

 В

Коефіцієнт підсилення кінцевого каскаду за потужністю орієнтовано визначається за формулою:

;

Орієнтовано коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою дорівнює:

;