Навигация
1. ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
Напряжение источника питания должно удовлетворять условию
Eп ≥ 2*Uвых m + Uнас + Uдоп ,где
Eп ― напряжение источника питания
Uвых m ― амплитуда напряжения сигнала на выходе, рассчитываемая
по формуле
_
Uвых m = √2 *Uвых
Uнас ― коллекторное напряжение, при котором транзистор входит в
режим насыщения (Определяется по справочным данным и
составляет
Uнас = (0,5...2), В)
Uдоп ― запас напряжения, учитывающий температурную
нестабильность каскада (Составляет Uдоп = (3...5), В)
_
Uвых m = √2*6 = 8.49 В
Eп = 2*8.49 + 2 + 5 = 23.98 В
Величину напряжения питания округляем до большего значения и выбираем необходимое из ряда напряжения питания.
Ряд напряжения питания
Eп, В 5 6 9 12 15 24 30 48 100 150
Выбираем напряжение питания равным Eп = 24 В.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТРАНЗИСТОРОВ
Для выбора транзисторов необходимо выполнить следующие действия:
Расчет тока на нагрузке
Ток на нагрузке вычисляем по формуле
Iн = Uвых /Rн ,где
Iн ― ток, протекающий через нагрузку
Uвых ― выходное напряжение
Rн ― сопротивление нагрузки
Определяем максимальную амплитуду выходного тока
_
Iвых m = √2* Iн
_
Iвых m = √2*0.067 = 0.095 А
2.2 Расчет мощности, рассеиваемой на нагрузке
Мощность, рассеиваемая на нагрузке, определяется по формуле
Pн = Iн * Uвых
Pн = 0.067*6 = 0.4 Вт
Максимальную амплитуду мощности, рассеиваемой на нагрузке, находим следующим образом
Pн m = Iвых m * Uвых m
Pн m = 0.095*8.49 = 0.81 Вт
2.3 Расчет мощности, рассеиваемой на транзисторе
Определяем мощность, рассеиваемую на транзисторе, учитывая схему защиты по току выходного каскада в режиме короткого
замыкания
Pтр max защ = Eп * Iогр ,где
Iогр ― ток ограничения в схеме защиты,составляющий
Iогр = (1.1...1.3)Iвых m
Iогр = 1.2 * 0.095 = 0.114 А
Pтр max защ = 24*0.114 = 2.736 Вт
2.4 Выбор транзисторов оконечного каскада
Выбираем транзисторы оконечного каскада, учитывая следующие параметры:
Pк max ≥ Pтр max защ
Iк max ≥ Iвых m
Uкэ ≥ 2*Eп
Pк max ≥ 2.376 Вт
Iк max ≥ 0.095 А
Uкэ ≥ 48 В
В оконечном каскаде выберем транзисторы
VT1 ― n-p-n проводимости ― КТ815Б
VT2 ― p-n-p проводимости ― КТ814Б
Параметры транзисторов показаны в приложении А.
Входной ток транзистора VT1(VT2) найдем, учитывая его коэффициент передачи тока h21э = 40
I1(2)вх m = I вых m/h21э
I1(2)вх m = 0.095/40 = 0.0024 А
2.5 Выбор транзисторов предоконечного каскада
Транзистор предоконечного каскада выбираем по его выходному току, который является одновременно и входным током транзистора VT1(VT2) оконечного каскада.
Iпред.вых m = I1(2)вх m
Iпред.вых m = 2.4 мА
Учитывая параметры Iк max ≥ Iпред.вых m выбираем транзисторы предоконечного каскада
n-p-n проводимости ― КТ815Б
p-n-p проводимости ― КТ814Б
Так как коэффициент передачи тока транзистора предоконечного каскада h21э = 40 , то его входной ток будет
Iпред.вх m = Iпред.вых m/ h21э
Iпред.вх m = 2.4/40 = 0.06 мА
2.6 Выходной ток операционного усилителя К154УД1
Определим выходной ток операционного усилителя К154УД1
IОУ вых = U2m/R2н ,где
U2m max = 11 В ― наибольшая амплитуда выходного напряжения
R2н min = 2 кОм ― наименьшее сопротивление нагрузки
IОУ вых = 11/2000 = 0.0055 А
Должно выполняться условие:
IОУ вых > Iвх m, где
Iвх m ― входной ток выходного каскада,
Iвх m = Iпред.вх m = 0.06 мА
Так как выходной ток операционного усилителя IОУ вых = 5.5 мА может обеспечить входной ток оконечного каскада I1(2)вх m=2.4 мА, упрощаем схему выходного каскада, убирая предоконечный каскад.
3. ВНЕШНЯЯ КОРРЕКЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ
Передаточная характеристика идеального операционного усилителя должна проходить через нулевую точку, как показано на рисунке 3.1
Uвых,
Uвых max
Uсм UДФ, В
Uвых min
Рис. 3.1 Выходное напряжение операционного усилителя как функция разности входных напряжений. Пунктиром показана характеристика, снятая без компенсации напряжения смещения нуля.
Однако, как показано на рисунке 3.1 штриховой линией, для реальных операционных усилителей эта характеристика несколько сдвинута. Таким образом, для того чтобы сделать выходное напряжение равным нулю, необходимо подать на вход операционного усилителя некоторую разность напряжений. Эта разность напряжений называется напряжением смещения нуля Uсм. Оно составляет обычно несколько милливольт и во многих случаях может не приниматься во внимание. Когда этой величиной пренебречь нельзя она может быть сведена к нулю. Поэтому во многих интегральных операционных усилителях предусмотрены специальные клеммы. После устранения напряжения смещения нуля остаются только его возможные изменения в зависимости от времени, температуры и напряжения питания.
Выше была описана внутренняя компенсация напряжения смещения нуля на операционном усилителе.
В данном задании необходимо предусмотреть внешнюю коррекцию нуля.
Так как используется только один вход усилителя (инвертирующий), то к другому входу приложим постоянное напряжение 15 В и тем самым скомпенсируем напряжение смещения нуля.
К выводу 3 микросхемы К154УД1 подключим потенциометр RP1 = 100 кОм и для удобства установки малых напряжений дополнительно поставим делитель напряжения, состоящий из R2 = 300 кОм, R3 = 1.8 кОм, R4 = 150 Ом.
R2 R3
RP1
R4
Рис. 3.2 Схема коррекции напряжения смещения
Похожие работы
... забывать… Глава 1. Разработка и расчет структурной схемы Основываясь на предварительном анализе технического задания можно сделать вывод, что нужно спроектировать усилитель звуковой частоты небольшой мощности, к которому не предъявляются очень высокие требования по качеству воспроизведения и условиям эксплуатации. Однако, усилитель должен иметь компактные размеры и удовлетворять массовости ...
... усиления мощности. В дальнейшем рассмотрим построение и расчет усилителя мощности для стационарной аппаратуры второй группы сложности. 1 Выбор, обоснование и предварительный расчет структурной схемы усилителя. Укрупненная структурная схема усилителя сигналов звуковой частоты имеет вид: Источник Предвари- Усилитель Нагрузка сигнала тельный ...
... rэ невелико, то выходное сопротивление каскада мало. Это свойство ЭПН используют, когда необходимо согласовать выходную цепь усилителя с низкоомной нагрузкой. Коэффициент усиления напряжения находится по выражению: Значения разделительных емкостей С1 и С2: 6. Расчет второго каскада предварительного усиления Усиливаемый сигнал от источника сигнала Ег (рис. 2.1) в базовую ...
... ; верификацию топологии; выпуск конструкторской документации. В данной работе, с помощью современных средств проектирования и разработки электронных схем, промоделирована работа схемы усилителя мощности звуковой частоты на зарубежных аналогах отечественных элементов, а также на созданных в процессе работы моделях отечественных активных элементах. Для данной схемы были получены ее основные ...
0 комментариев