Расчёт транзисторного усилителя мощности

Министерство  науки и образования Республики Казахстан

Северо-Казахстанский  государственный университет

им академика  М. Козыбаева

Машиностроительный  факультет

Кафедра «Радиоэлектронных и телекоммуникационных систем» 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Электроника и схемотехника аналоговых устройств 2»

на тему: «Расчёт транзисторного усилителя  мощности» 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент

группы  РЭТ-04-2

Ахметов М. Р.

Проверил: преподаватель каф. РТС

Латыпов С.И. 
 
 
 

Петропавловск 2006

СЕВЕРО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.КОЗЫБАЕВА

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ» 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

по дисциплине «Электроника и схемотехника аналоговых устройств» 

Выдано  студенту группы РЭТ-04-2 специальности «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» Ахметову М. Р.

Руководитель: Латыпов Сергей Ильдусович, преподаватель  каф. РТС 

Тема  проекта: «Расчёт транзисторного усилителя гармонических колебаний» 
 

Задание:

Рассчитать  транзисторный усилитель гармонических колебаний, обладающий следующими параметрами:

1. Выходная мощность 5 Вт;
2. Сопротивление нагрузки 300 Ом;
3. Частотный диапазон 10-10000 Гц;
4. Коэффициент гармоник 8 %;
5. Уровень входного сигнала 37 мВ;
6. Сопротивление источника сигнала 300 Ом;

 

Содержание  и основные правила  оформления курсовой работы

1. Курсовая работа выполняется на стандартных листах формата А4 с основными надписями в соответствии с требованиями ГОСТ;
2. Рубрикация текста на листе, оформление разделов, формул, рисунков, таблиц и т.д. должна соответствовать ГОСТ;
3. Пояснительная записка должна обязательно содержать следующие разделы:
1. Титульный лист
2. Техническое задание
3. Содержание
4. Введение
5. Основные расчёты
6. Заключение
7. Список литературы
8. Приложение

 

Оценка  проекта ________________

Руководитель__________________

Зав. каф. РТС __________________

Содержание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

    Задачей данного курсового проекта является расчет транзисторного усилителя мощности, обладающего параметрами, указанными в техническом задании.

    Целью курсового проектирования является закрепление теоретических знаний, полученных в процессе изучения лекционного материала по дисциплине ЭиСАУ2 и получение навыков проектирования транзисторных усилителей.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    1 ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 

    Электронным усилителем называется устройство, предназначенное для повышения уровня мощности входного электрического сигнала с сохранением его формы.

    Структурная схема эл. усилителя показана на рисунке:

      

    Источник  управляющей энергии называется источником сигнала, а цепь усилителя, в которую поступают его электрические колебания,- входной цепью. Устройство, к которому подводят усиленные электрические колебания , называется нагрузкой, а цепь усилителя, к которой подключают нагрузку,- выходной цепью. Устройство, от которого усилитель получает энергию, преобразуемую им в усиленные электрические колебания, называется источником питания. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 РАСЧЁТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ 

    2.1 Расчёт оконечного усилителя

    

    

    Оконечный каскад является основным потребителем энергии, вносит большую часть нелинейных искажений и имеет объём сравнимый с объёмом остальной части усилителя. При выборе и расчёте его необходимо получить наибольший КПД, наименьшие нелинейные искажения и размеры.

    Для оконечного усилителя выберем двухтактный каскад, работающий в режиме АВ по схеме с общим эмиттером (рисунок 1). 

    

    Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная оконечного усилительного каскада 

    Требуемая мощность на одно плечо

      Вт                                                                                      (1)

    Предельно допустимая мощность рассеяния на один транзистор Р_{к max} должна превышать рассеиваемую на коллекторе мощность Р_к, которую можно вычислить по формуле: 

     Вт                                                                             (2) 

    Амплитуда напряжения действующего на нагрузку: 

     В                                                                    (3) 

    Напряжение коллектора: 

      В                                                                                          (4) 

    Приведённое сопротивление нагрузки равно:

    

    

     Ом                                                                       (5) 

    Амплитуда тока коллектора, обеспечивающая заданную выходную мощность оконечного каскада: 

      А                                                                    (6) 

    Величина  максимальной мощности рассеяния на коллекторе: 

      Вт                                                                          (7)

    Для требуемого технического задания и  рассчитанных данных подходит транзистор П214В, обладающий следующими параметрами:

    h_21э= 100

    E_{k max} = 60 B

    I_{k max} = 1,5 A

    f_гр = 300 Гц

    Входные и выходные характеристики транзистора  П214В показаны на рисунке 2: 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    Рисунок 2 – Входные (а) и выходные (б) характеристики транзистора П214В 

    Вычисляем коэффициент нелинейных искажений  по методу пяти ординат. 

      

    Получившееся  значение удовлетворяет требованиям  технического задания.

    Амплитуда тока базы оконечного каскада: 

       мА                                                                                     (8) 

    Постоянная  составляющая тока коллектора одного транзистора: 

     А                                                                                           (9) 

    Проверим  расчёты. Мощность, выделяемая во вторичной  обмотке выходного трансформатора: 

      Вт                                                     (10) 

    Заданные  технические условия выполнены.

    Коэффициент трансформации выходного трансформатора: 

                                                                            (11) 

    Индуктивность первичной обмотки выходного  трансформатора: 

     мГн                                                (12)

    

    

    Рассчитываем  величины резисторов R₁ и R₂ в цепи делителя, обеспечивающих режим класса АВ (смещение на базы транзисторов). Задаёмся величиной сопротивления резистора R₁ = 51 Ом.

    Определим ток покоя базы в отсутствии сигнала: 

     мА                                                                                      (13)

    По  входной характеристике транзистора  определяем напряжение U_б0, которое необходимо подать на базу для обеспечения режима транзистора. Тогда:

    

    

     Ом                                                    (14)

    Принимаем R₂ = 11 кОм

    По  входной характеристике транзистора  определяем входное сопротивление  каскада: 

     Ом                                                                          (15) 

    Сопротивление нагрузки предоконечного каскада, обеспечивающее минимальные нелинейные искажения: 

     Ом                                         (16) 

    2.2 Расчёт каскада предварительного  усиления