Расчет каскадов усилителя мощности

 Министерство Образования РФ

Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине: Электроника. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                              Выполнил: студент  гр. АиУ-01-4

                                              Муфтахов Эльвир Асхатович

                                              Проверил: к.т.н., доцент

                                              Крамнюк Анатолий Илларионович 

Тюмень 2003

Содержание

1. Техническое задание

 

    Необходимо  спроектировать и рассчитать усилитель  мощности со следующими параметрами:

• на выходе он должен обеспечивать при нагрузке R_н=19,8185 Ом мощность P_вых=5,7427 Вт;
• Диапазон частот работы усилителя мощности  59,5728 Гц – 59572,8 Гц;
• Значения частотных искажений М_н=1,0151,  М_в=1,1М_н=1,11661;
• Значение коэффициента нелинейных искажений, которые должны обеспечивать выходной каскад усилителя мощности K_f=0,0624 %;
• Входное сопротивление усилителя мощности R_вх=0,2646 кОм=264,6 Ом;
• Входное напряжение усилителя мощности Uвх=0,0179 В;
• Аттенюатор с ослаблением  0;   -0,1763 дБ;   -1,763 дБ;   -17,63 дБ.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВВЕДЕНИЕ 

    Усилитель мощности предназначен для создания требуемой мощности сигнала в нагрузке. Усилитель колебаний низкой частоты – составная часть каждого современного радиоприемника, телевизора или магнитофона. Усилитель является основой радиовещания по проводам, аппаратуры телеуправления, многих измерительных приборов, электронной автоматики и вычислительной техники, кибернетических устройств. 

3. Блок-схема 
 

 

    Выходной  каскад предназначен для обеспечения заданной мощности на заданном сопротивлении нагрузки.

    Повторитель 3 увеличивает входное сопротивление выходного каскада.

    Аттенюатор служит для плавной и ступенчатой регулировки уровня ослабления выходного напряжения.

    Повторитель 2 увеличивает входное сопротивление аттенюатора.

    Усилители 1, 2 увеличивают входное напряжение до величины, необходимой для выходного каскада.

    Повторитель 1 увеличивает входное сопротивление усилителя 2, для того, чтобы обеспечить величину входного напряжения и сопротивления усилителя 1 указанного в техническом задании. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Расчет каскадов усилителя мощности 

4.1. Выходной каскад 

    1. Определим амплитудные значения тока и напряжения:

    

    

    2. Определим P_доп:

    

    3. Определим U_кэ12, U_кэ13:

    

    

    4. Определим E_к:

    

    Приняв  U_з = 0,7В получили E_к = 43,118В, округлим это значение до стандарта, т.е. примем E_к = 45В

    5. Выберем тип транзисторов VT12, VT13 (n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

 

    6. Определим ток покоя VT12, VT13:

    

    Примем  I_п12,13 = 390 мА

    7. Определим величину резисторов защиты:

     , выбираем по Е24, R_38,40 = 1,8 Ом

    8. Определим ток покоя VT10, VT11:

     , выбираем по E24, R_37,39 = 18 Ом

    

    9. Определим U_кэ10,11:

    

    

    10. Определим мощность, рассеиваемую на VT10, VT11:

    

    11. Выберем тип транзисторов VT10(n-p-n), VT11(p-n-p) соответствующий найденным параметрам:

 

    12. Определим величину напряжения смещения U₀ по равенству:

    

    13. Определим ток покоя транзистора  VT9:

     , примем I_п9 = 0,015А, тогда

    14. Определим R₃₅+R₃₆:

    

    15. Определим мощность, рассеиваемую на VT9:

    

    16. Выберем тип транзисторов VT9(n-p-n) соответствующий найденным параметрам:

 

    17. Выберем R₃₅ >> R_н, то есть R₃₅ = 200 Ом

    Тогда R₃₆ = 1449,4 – 200 = 1249 Ом = 1,249 кОм

    Примем  R₃₆ = 1,2кОм.

    18. Определим величину емкости C₁₅ из условия:

    

    Примем  C₁₅ = 47мкФ

    19. Определим емкость в цепи компенсации:

    

    Примем  C₁₈ = 220мкФ

    20. Определим коэффициент передачи повторителя на транзисторах VT10 – VT13:

    

    21. Проверим правильность выбранного значения U_кэ9:

      

    22. Определим входное сопротивление выходного каскада в целом:

    

    23. Величина R_~ для предварительного каскада равна:

    

    24. Найдем входное сопротивление транзистора VT9:

    

    25. Определим коэффициент усиления предварительного каскада:

    

    

    26. Определим коэффициент усиления всего выходного каскада:

    

    27. Выбираем ток базового делителя VT9:

    

    28. Определим резистор делителя:

    

    Примем  R₃₀ = 910 Ом

    

    Выберем R₃₄ из условия R₃₄ > R_н. Одновременно для уменьшения необходимой емкости конденсатора фильтра C₁₆ желательно выбирать как можно больше.

    Поэтому принимаем R₃₁ = 1300 Ом = 1,3 кОм, R₃₄ = 12000 Ом = 12 кОм

    29. Определим емкость конденсатора фильтра:

    

    Примем  C₁₆ = 3300мкФ

    30. Определим неизвестные сопротивления: