Министерство образования и науки РФ
Пензенский государственный университет
Кафедра РТ и РЭС
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине
Схемотехника АЭУ
Проектирование транзисторов и печатной платы усилителя
Выполнил: ст. гр. 05РР2
Серегин Д.А.
Проверил: Волков С.В.
Пенза 2007 г.
Содержание
7. Расчет радиаторов транзисторов предоконечного каскада 20
8. Расчет коэффициента нелинейных искажений: 21
9. Разводка печатной платы 23
1.Эскизный расчет
Усилитель должен иметь следующие характеристики:
Выходное напряжение: 30 В
Коэффициент усиления дифференциального сигнала по напряжению: 150
Диапазон частот: 20Гц ч 22 кГц
Сопротивление нагрузки: 8 Ом
Выходное сопротивление источника сигнала: 100 Ом
Коэффициент нелинейных искажений: < 1%
Допустимый уровень частотных искажений: МН=МВ=1,2
Температура окружающей среды: 0˚ ч 30˚С
Коэффициент ослабления синфазного сигнала: 70 дБ
Структурная схема усилителя (рис.1).
рис.1
Усилитель состоит из четырех каскадов. Входной каскад ОЭ с коэффициентом усиления по напряжению 25. Второй каскад –ОЭ с регулировкой усиления и коэффициентом усиления по напряжению 25. Предоконечный каскад – ОК с коэффициентом усиления по напряжению 0,95. Выходной каскад – двухтактный усилитель с транзисторами включенными по схеме с ОК, коэффициентом усиления напряжения ≈0,75.
2. Расчет выходного каскада
Для снижения коэффициента гармоник в качестве оконечного каскада выберем двухтактный каскад.
1) Схема выходного каскада (рис.2)
рис.2
2) Выбор оконечных транзисторов:
Транзисторы VT4 и VT5 выбираем по допустимой мощности рассеяния на коллекторе и максимальному коллекторному току
Выбираем транзисторы КТ816В и КТ817В с Вт и А.
Входная и выходная характеристики КТ816В:
3) Расчет каскада
Определяем напряжение питания:
=
По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:
зададим = 40.
.
; =1,7В
Определяем сопротивление делителя:
Ом
Разделительная емкость по выходу:
Емкость разделительного конденсатора определяется исходя из допустимого уровня частотных искажений:
(560мкФ)
зададим = 0,75 тогда
Выбор диодов:
Диоды выбираем по их характеристике. В нашем случае подойдут КД104А:
- значение в скобках это наминал резисторов и конденсаторов взятый из ряда Е24.
3. Расчет каскада предоконечного усиления
3.1 Для правильной работы оконечного каскада в качестве предоконечного необходимо взять обычный эмиторный повторитель (ОК)
1) Схема предоконечного каскада (рис.3)
Рис.3
Ом
Ом
2) Выбор транзистора:
Выберем:КТ801Б.
3) Расчет каскада
=
По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:
зададим = 50.
Определим ток делителя
. В
= (510 Ом)
Определим сопротивления делителя:
Ом (8,2кОм)
Ом (9,1кОм)
Входное сопротивление каскада:
Ом
Выходное сопротивление каскада:
=
зададим = 0,94 тогда
Емкость разделительного конденсатора:
Ф (33мкФ)
4. Расчет каскадов предварительного усиления
В качестве пред. усилителя возьмем ОЭ.
3.1 Схема каскада:
Выбор транзисторов:
=
Выберем:КТ503В
Расчет каскада:
По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:
Зададим: = 50, =25,.
Напряжение на входе будет равным:
=
Напряжение на эмиторе:
=
Определим сопротивления делителя:
Ом (47кОм)
Ом (1,6кОм)
Сопротивление на :
Ом (1кОм)
Ом
Определим входное сопротивление каскада:
=1501.8 Ом
Выходное сопротивление каскада равно:
Ом
Сопротивление на :
= Ом (770 Ом)
Емкость разделительного конденсатора:
Ф (510нФ)
Так как суммарный коэффициент усиления по напряжению трех предыдущих каскадов составляет всего лишь 17,625 то необходимо использовать еще один такой же каскад с коэффициентом усиления равным 25. В итоге общий коэффициент усиления составит 440,что превышает необходимый, поэтому после входного каскада необходимо поставить регулировку усиления.
Сопротивление переменного резистора возьмем наиболее часто используемое 47кОм.
Емкость конденсатора рассчитаем по формуле:
считая что =0
Получаем:
Ф (10мкФ)
Схема:
В входном каскаде нецелесообразно использовать напряжение питания равное 48В поэтому поставим стабилитрон понижающий напряжение питания до 12В.
4.1 Расчет
Подходящим стабилитроном является Д814Г (, ,
).
==0,82А
=А
Ом (1,1кОм)
Выбор емкости некритичен, так как она стоит по питанию то возьмем ее большой равной 100мкФ
=100мкФ
5. Расчет входного каскада
5.1Схема каскада:
Выбор транзисторов:
=12В
Выберем:КТ503В
Расчет каскада:
По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:
Зададим: = 50, =25,.
Напряжение на входе будет равным:
=
Определим сопротивления делителя:
Ом (8,2кОм)
Ом (3,6кОм)
Определим напряжение на эмиторе:
=
Сопротивление на :
Ом (7,7кОм)
Входное сопротивление транзистора равно:
Ом
Определим входное сопротивление каскада:
=2461 Ом
Выходное сопротивление каскада равно:
Ом
Сопротивление на :
= Ом (6,8 кОм)
Емкость разделительного конденсатора:
Ф (4,3мкФ)
Ф (4,7мкФ)
6. Расчет радиаторов транзисторов оконечного каскада
Так как транзисторы оконечного каскада выдают большую мощность (не допускающую работы транзисторов без радиатора) то на них необходимо его поставить.
6.1 Расчет:
В качестве радиатора выберем алюминиевые пластины, площадь которых необходимо посчитать.
= 2,5 =
=200°С =°С
=0,0013
12,9см
7. Расчет радиаторов транзисторов предоконечного каскада
= 2,5 =0,0089Вт
=200°С =°С
=0,0013
=0,04см
8. Расчет коэффициента нелинейных искажений:
Расчет производим по методу пяти ординат для транзисторов оконечного каскада (КТ816В).
Построим сквозную динамическую характеристику транзистора. Для ее построения вычисляют для точек пересечения нагрузочной прямой со статическими выходными характеристиками значения эдс источника сигнала
Входной цепи по выражению:
Статические выходная и входная характеристики:
Составим таблицу получившихся значений:
№ точки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0,77 | 1,15 | 1,65 | 1,95 | 2,25 | 2,75 |
| 5 | 10 | 25 | 35 | 50 | 61 |
| 0,85 | 0,9 | 1 | 1,08 | 1,13 | 1,15 |
| 1 | 1,2 | 1,75 | 2,13 | 2,63 | 2,98 |
По входной и выходной характеристикам транзистора строим динамическую характеристику:
Из характеристики находим:
А ;А; А; А; А.
Вычисляем первую, вторую, третью, четвертую гармоники выходного тока и его среднее значение.
Проверим правильность вычисления по формуле:
++++=
0,93-0,045+0,63+0,018+1,78=2,752А
Полученное значение вполне удовлетворяет требуемому.
9. Разводка печатной платы
9.1 Вид печатной платы со стороны дорожек:
9.2 Вид печатной платы со стороны деталей:
Список литературы:
А.В. Цикина «Проектирование транзисторных усилителей низкой частоты».Москва. Связь. 1968г
Н.Н. Горюнов «Полупроводниковые приборы: транзисторы» Москва. Энергоиздат. 1985
Н.Н. Горюнов «Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам» Москва Энергия 1979
26
26
Другие работы по теме:
Усилитель мощности класса Б КУРСАЧ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ” КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА БІОМЕДИЧНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
Разработка электронного реле
Электромагнитные, электронные реле и их эксплуатационные показатели. Проектирование полупроводникового реле тока. Коммутация токов и напряжений. Структурная и электрическая схемы реле. Применение интегральных микросхем. Расчет номинальных параметров.
Усилитель постоянного тока
Конструирование электронных схем, их моделирование на ЭВМ на примере разработки схемы усилителя постоянного тока. Балансная (дифференциальная) схема для уменьшения дрейфа в усилителе постоянного тока. Режим работы каскада и данные элементов схемы.
Проектирование усилителя мощности на основе ОУ
Задание на курсовое проектирование по курсу «Основы электроники и схемотехники» Студент: Данченков А.В. группа ИИ-1-95. Тема: «Проектирование усилительных устройств на базе интегральных операционных усилителей»
Генератор на микросхеме
Функциональный генератор, описываемый в этой статье, построен на микросхеме КР580ГФ24, предназначенной для тактирования микропроцессора КР580ВМ80. К достоинствам генератора относится способность работать на частотах до 20 МГц, при этом хорошая форма треугольного напряжения сохраняется до частоты примерно 5 МГц.
Схема напряжения на диодах
Определение среднего значения выпрямленного напряжения на нагрузке и амплитудного значения тока через диод. Схема тока заряда и разряда конденсаторов и двухкаскадного усилителя. Параметрический стабилизатор постоянного напряжения на стабилитроне.
Низкочастотный усилитель напряжения
Расчет элементов усилителя напряжения низкой частоты Амплитуда входного сигнала 1 мВ Сопротивление генератора входного сигнала 5 кОм Амплитуда выходного сигнала 5 В
Усилитель постоянного тока 2
Министерство образования РФ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «Усилитель постоянного тока» пояснительная записка к курсовой работе по курсу: «Схемотехника АЭУ»
Расчет усилителя радиочастоты
Проектирование радиоприемных устройств на микросхемах. Определение входных и выходных параметров микросхем на рабочих частотах. Методики расчета каскадов предварительного усиления частот. Расчет однокаскадного одноконтурного усилителя радиочастоты.
Низкочастотный усилитель напряжения
Расчет элементов усилителя напряжения низкой частоты по заданным параметрам. Расчет усилительного каскада на транзисторе структуры p-n-p, включенного по схеме с ОЭ по постоянному току (1-ый и 2-ой каскад). Методика определения емкостей элементов.
Электроника
Проектирование транзисторных усилителей. Формы применения местных и общих отрицательных обратных связей при улучшении параметров усилителя. Анализ ёмкости переходных и блокировочных конденсаторов. Сущность входного сопротивления предварительного каскада.
Расчет оконечного каскада передатчика
Параметры расчета предварительного и оконечного каскадов передатчика на биполярных транзисторах. Расчёт оконечного каскада. Параметры транзистора 2Т903А. Результат расчёта входной цепи. Результаты расчёта коллекторной цепи. Расчёт предоконечного каскада.
Усилитель мощности
Разработка усилителя мощности, с использованием операционных усилителей, класс работ АБ (вид и спад амплитудно-частотных характеристик не имеет значения) с заданными параметрами выходной мощности, тока нагрузки, входного напряжения, диапазона частот.
Транзисторный безтрансформаторный каскад усилителя
Широкое применение безтрансформаторных усилителей мощности. Выполнение современных усилителей небольшой мощности по безтрансформаторным схемам для уменьшения габаритов, массы, стоимости и расширения полосы пропускания устройства. Выбор типа транзистора.
Термостабилизированный логарифмический усилитель
Характеристика особенностей логарифмического усилителя с температурной стабилизацией. Исследование возможностей построения термостабилизированного логарифмического усилителя с помощью интегральных транзисторных сборок. Анализ конструкции печатной платы.
Расчёт импульсного усилителя
Усилительный каскад с применением транзистора как основа электроники. Расчет импульсного усилителя напряжения с определенным коэффициентом усиления. Выбор схемы усилителя и транзистора. Рабочая точка оконечного каскада. Расчет емкостей усилителя.
Расчет широкополосного усилителя мощности
Расчет входного каскада широкополосного усилителя. Расчет нижней и верхней граничной частоты. Распределение частотных искажений. Схема регулировки усиления. Расчет параметров обратной связи. Топология элементов широкополосного усилителя мощности.
Расчет трансформаторного усилителя
Методика расчета двухкаскадного трансформаторного усилителя мощности, выполненного на кремниевых транзисторах структуры p-n-p, и его КПД. Особенности составления эквивалентной схемы усилителя для области средних частот с учетом структуры транзисторов.
Проектирование дифференциального усилителя
Расчёт и обоснование требуемых характеристик источника питания. Определение и выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей). Вычисление параметров конденсаторов, резисторов, транзисторов. Расчёт КПД схемы при синусоидальном входном сигнале.
Расчёт резисторного усилителя напряжения с RC-связью
Составление эквивалентной схемы усилителя для области средних частот, расчет его параметров. Определение сопротивления резистора, мощности, рассеиваемой им для выбора транзистора. Вычисление полного тока, потребляемого усилителем и к.п.д. усилителя.
Функциональные устройства телекоммуникаций
Принципиальная схема предварительного каскада с источником сигнала и последующим каскадом. Выбор типа транзистора, исходя из заданного режима его работы и частоты верхнего среза усилителя. Расчет параметров малосигнальной модели биполярного транзистора.
Проектирование и расчет усилителя электронного модуля
Реферат В данном курсовом проекте производится проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Входной каскад представляет собой инвертирующий усилитель на ОУ, выходной – двухтактный бестрансформаторный усилительный каскад.
Усилитель с обратной связью
Проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с отрицательной обратной связью. Расчет статических и динамических параметров электронного устройства, его схематическое моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта Microcap 3.
Селективный усилитель
Разработка селективного усилителя, обладающего заданными параметрами. Функциональная схема селективного усилителя. Расчёт элементов предварительного усилителя, полосовых фильтров, сумматора. Область применения селективных усилителей, полоса прозрачности.
Проектирование и расчет усилителя низкой частоты
Понятие и назначение усилителя низкой частоты. Разработка и расчет принципиальной схемы. Проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Анализ работы схемы при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12.
Нойс Роберт (Noyce Robert Norton)
Нойс Роберт (Noyce Robert Norton - американский инженер, изобретатель (1959) интегральной схемы, системы взаимосвязанных транзисторов на единой кремниевой пластинке, основатель (1968, совместно с Г. Муром) корпорации Intel.
Высококачественный звуковой усилитель для компьютера
Высококачественный звуковой усилитель для компьютера Используя современную импортную элементную базу, не сложно самостоятельно собрать высококачественный звуковой усилитель. Потребуется всего одна микросхема фирмы TOSHIBA. При этом не нужна настройка, которая подразумевает наличие дорогостоящих измерительных приборов.