Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Разработка малоигнального унч.

Исходные данные:

Uвх = 60 мВ – входной сигнал;

Rист = 1 кОм – сопротивление источника сигнала;

f = 400 Гц – частота входного сигнала;

Uвых = 6 В – выходной сигнал;

Rн = 10 Ом.

Расчёт коэффициента усиления по напряжению:

Кu = (1)

Лучшим усилительным свойством обладает каскад с общим эмиттером, поэтому применим его.

Максимальный коэффициент усиления для одного каскада не должен превышать 15, а так как у нас усиление в 100 раз, то применим – многокаскадный усилитель. Из формулы (1) сразу видно, что для усиления с 60 мВ до 6 В достаточно двух каскадов.

Расчёт коэффициента усиления для каждого каскада, приняв, что коэффициент первого каскада будет равен коэффициенту усиления второго каскада:

Кu1 = Кu2 = (2)

Следовательно, нам потребуется два каскада с коэффициентом усиления в 10 раз.

Принципиальная схема усилительного каскада представлена на рисунке №1.

Рис.1.

Расчёт оптимального напряжения питания выполним исходя из рассеиваемой мощности на коллекторе.

Расчёт мощности, рассеиваемой на коллекторе:

Pк = Вт

Округлим её до наибольшего целого числа:

P ≥ 1.1Pk = 3.96 ≈ 4 Вт

Напряжение, которое будет отсекать линейную часть кривой ВАХ, примем равным ∆ Uлин = 1В.

Произведём расчёт источника питания:

Eп ≥ (3)

Расчёт сопротивления коллектора:

Rk =

Расчёт сопротивления эмиттера:

Re =

Коэффициент 0.8333 определяем из формулы:

Создание усилительного каскада с полученными сопротивлениями нецелесообразно, так как мы не сможем сделать глубокую обратную связь.

Коэффициент усиления получаем из формулы:

К =

Для наглядности построим передаточную характеристику, а точнее зависимость крутизны (S = ) от напряжения база – эмиттер:

Рис.2 Для транзистора MPS6714 (n-p-n).

Из рисунка 2, что Re должно быть значительно больше полученного(0.24 Ом), для создания глубокой отрицательной связи по току, что обеспечило бы нам хорошую температурную стабильность.

Из широкого разнообразия схемотехнических решений выбираем каскад с комплементарной парой (рис.3).Для повышения входного сопротивления выходного каскада (рис.3), применим соединение транзисторов по схеме Дарлингтона, она приведена на рисунке 4.

Рис.3 Рис. 4

1.1.РАСЧЁТ ВЫХОДНОГО КАСКАДА.

Схема с обозначениями элементов цепи приведена на рисунке 5.

Рис.5.Схема для привязки обозначения элементов к их расчету.

Каскад (УМ), приведенный на рисунке 5, позволит повысить КПД, так как не будет нагружать источник питания в рабочей точке и позволит нам согласовать нагрузку с остальными каскадами.

Напряжение питания выберем по ранее рассчитанной формуле (3):

Epit = 20 В

Выбираем транзисторы MPS6714(npn) и MPS6726(pnp)

Рис.5

Построим выходную характеристику для схемы, рисунок 5:

Рис.6

 

 

Построим входную характеристику цепи, по рисунку 5:

Рис.7

Расчёт выходного сопротивления:

1/H22 = = 443 Ом

Расчёт коэффициента усиления по току:

H21 = = 30 000

Расчёт входного сопротивления:

H11 =

Полученные результаты занесём в таблицу:

H11, Ом H21 1/H22, Ом Iк0, мА Iб0, мкА Uбэ0, В
  30 000       1.36

Коэффициент усиления каждого из транзисторов определим из формулы:

(1+ H21)*(1+ H21) ≈ (4)

Получаем из формулы (4) коэффициент усиления транзисторов по отдельности:

H211 = H212 =

Произведём расчёт цепь базового делителя R1 – R4:

Примем:

Iдел ≥ 10Iб0 = 50 мкА

Сопротивления R2 – R3 формируют смещение Uбэ0 = 1.36 В:

R2 = R3 = Uбэ0/ Iдел =

На резисторах R1 и R4 выделяется напряжение U1 и U4 и протекает ток IR1 и IR4:

Общая формула:

R1 = R4 = U1/IR1 = U4/IR4

Напряжения U1 и U2 определим из формулы:

U1 = U4 = Epit/2 – Uбэ0 = 20/2 – 1.36 = 8.64 В

Токи IR1 и IR4 определим из следующей формулы:

IR1 = IR4 = Iдел + Iб0 = 50мкА+5мкА = 55 мкА

В итоге получим сопротивления R1 и R4:

R1 = R4 = U1/IR1 = U4/IR4 =

Произведём расчёт входного сопротивления:

 

1/Rвх =

Получим Rвх =

Выходное сопротивление цепи определим из формулы:

Rвых =

Произведём выбор конденсаторов для частоты = 40 Гц:

Расчёт разделительного конденсатора на выходе каскада:

С2 =

Расчёт разделительного конденсатора на входе каскада:

С1 =

Собираем цепь и определяем параметры экспериментально.

Рис.8

График входного сигнала:

Рис.9

График выходного сигнала:

Рис.10

Определим результирующий коэффициент усиления выходного каскада на частоте 400 Гц:

Кu =

Коэффициент усиления в 0.75 означает, что выходной каскад даёт ослабление по напряжению. Допустимое ослабление 0.7 и больше.

 

1.2.РАСЧЁТ КАСКАДА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления, чтобы получить на выходе 6 В

Uвых = Uвх * Кu1*Ku2*Kuвых

Кu1 = Кu2 – коэффициенты усиления первого и второго каскада соответственно.

Кuвых = 0.75 – коэффициент усиления УМ. Был посчитан в пункте 1.1.

Получаем коэффициент двух первых каскадов:

Кu1 = Кu2 =

Сопротивление коллектора определим из формулы:

Rk=Rн/10

Rk||Rн = 0.909Rk

Где Rk = 76500/10 = 7.65 кОм ≈ 7.7 кОм

Определим сопротивление эмиттера:

Re = 0.909Rk/Ku2 = 0.909*7650/11.547 = 602.22 ≈ 600 Ом

Uкэ0 = Epit/2 = 10 В

0 = Uкэ0/Rк = 10/7700 = 1.3 мА

Выбираем транзистор MPS6714 (npn)

H21 = 173 – коэффициент усиления по току

Определяем ток базы:

0 = Iк0/H21 = 7.5 мкА

Определяем ток делителя:

Iдел = 5* Iб0 = 37.5 мкА

Построим входную ВАХ и определим Uбэ0

Рис.11

Uбэ = 660 мВ

Цепь усилительного каскада с общим эмиттером приведена на рисунке 12.

Рис.12

Рассчитаем цепь базового делителя R5 – R6:

Расчёт R5:

R5 =

Расчёт R6:

R6 = (9..12)R5 = 11*38= 418 кОм

Рассчитаем входное и выходное сопротивление каскада:

Rвх = rбэ + (H21+1)*Re = 4160 + 174*600 = 108.56 кОм

Rвых = Rk = 7650 Ом

Рассчитаем ёмкость конденсатора С1:

С1 =

Собираем цепь:

Рис.12

Входной сигнал:

Рис.13

Выходной сигнал:

Рис.14

Рассчитаем коэффициент усиления:

Кu = 8/0.72 = 11.1

 

1.3.РАСЧЁТ ПЕРВОГО КАСКАДА

В связи с тем, что коэффициент усиления каскада предварительного усиления равен 11.1, то получим:

Кu1 = 133.333/11.1 = 12 – требуемый коэффициент усиления первого каскада.

рис.15

Расчёт сопротивления коллектора:

2 = R5/5 = 7.6 кОм

Расчёт сопротивления эмиттера:

Re2 = Rк*0.8/12 = 506 ≈ 500 Ом

C1 = 1/(2*π *40*38000) = 110 нФ

Подставляем полученные значения в цепь рис.15

Рис.16

 

 

Входной сигнал:

Рис.17

Выходной сигнал:

Рис.18

Кu = 700/60 = 11.6

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Страховой тариф – от 1 % от страховой суммы. | Кому пришла в голову мысль о создания группы «Агонь»?
Поделиться с друзьями:

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.018 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал