Расчет выходного каскада - Разработка дифференциального усилителя

Расчет усилителя мощности на транзисторах

Определим мощность, рассеиваемую на нагрузке:

W

Определим ток, протекающий через нагрузку:

A

Определим величину напряжения питания:

Где V - величина, которая соответствует нелинейному участку входных характеристик транзистора. Выбираем V

V

Полученное значение напряжения питания соответствует рекомендуемому по ГОСТ.

Выбираем тип выходных транзисторов VT3, VT4. Для этого определим мощность, рассеиваемую в коллекторных переходах этих транзисторов:

Pк=Pи-Pн,

Где PИ=EПIН=151,75=26,25 W - мощность, потребляемая каскадом от источника питания.

PК=26,25-12,25=14,1 W

По найденным значениям PК, EП, IК=IН выбираем транзисторы VT3, VT4, у которых максимально допустимые паспортные данные требуемых параметров несколько превышают полученные значения для выбора транзисторов IК max>IК; UКэ max>2EП; PКmax>PК; fГр>2fГр max.

По справочнику выбираем транзисторы. - КТ817А

Таблица 3.2: Параметры транзистора КТ817А

H21Эmin

UКэ max, V

IК max, A

FГр, MHz

PК max, W

20

40

3

3

20

Выбираем тип операционного усилителя DA2 - К140УД7

UП. min

UП. max

UП. норм.

IПотр

UВх. max

UВх. сф. max

UВых. max

RН. min

RВх.

IВх.

KУ. U

UСм.0

IВх

KОс. сф

F1

VU

V

V

V

MA

V

V

V

K

M

A

MV

NA

B

MHz

V/S

5

16.5

15

3.5

12

12

10.5

2

0.4

0.4

30000

9

200

70

0.8

10

Определяем коэффициент усиления по току, который обеспечивается выходным транзисторным каскадом.

Данный коэффициент усиления больше, чем минимальный транзисторов VT3, VT4. Поэтому выбираем пару транзисторов VT1, VT2. Определяем коэффициент усиления по току, который необходимо обеспечить транзисторами VT1, VT2.

Определяем коллекторный ток транзистора VT1

MA

Выбираем комплиментарную пару транзисторов VT1, VT2 паспортные данные которых превышают полученные значения - Siemens BF421(VT2(PNP)), Siemens BF420(VT1(NPN)). Согласно фирменного руководства, эти два транзистора являются полностью комплиментарными. Ниже приведены характеристики транзисторов Philips 2N2222.

Таблица 2.4: Параметры транзисторов Siemens BF 421

H21Эmin

UКэ max, V

IК max, mA

FГр, MHz

PК max, mW

35

30

500

100

500

Расчет усилителя мощности по постоянному току.

Этот расчет проводим графоаналитическим методом (Приложение В). Графическое построение проводим с помощью выходных и входных характеристик транзистора. На выходных характеристиках проводим линию нагрузки каскада по постоянному току, что изображает геометрическое место точек, координаты которых соответствуют возможным значениям точки покоя каскада.

Графическое уравнение линии нагрузки имеет вид

Построение линии нагрузки проведем по двум точкам: при UКэ=0 - IК=EП/RН=15/4=3,75 А, и при IК=0 - UКэ=EП=15 V.

В режиме АВ постоянный ток коллектора IКп=(0,050,15)IК. max.

Определим IКп=150 mA. Откладываем это значение на нагрузочной линии и определяем UКп=13,5 V. Теперь по этим же характеристикам определяем ток покоя базы - IБп=2 mA, а по входным - напряжение покоя базы UБп=0,74 V.

Выбираем маломощные диоды в цепи делителя, у которых UОбр. max>2EП - Д220 (UОбр max=50 V) для обеспечения напряжения смещения каскада в режиме АВ. Суммарное падение напряжения на диодах - 3UБпvt3=2,22 V. Определяем ток покоя транзистора VT1 не более тока покоя транзистора VT3 - 1 mA. Поэтому берем два диода Д220, так как одного такого диода не достаточно для обеспечения напряжения смещения. Соответственно расчет ведем по характеристике одного диода, по напряжению UБпvt3 так как диодов всего два, то и суммарное падение напряжения на них равно 3UБпvt3. Находим ток делителя - IДел=4 mA.

Выбираем резисторы в цепи делителя. Находим расчетные значения сопротивлений по формуле:

К

Определяем мощность, рассеиваемую на каждом резисторе: P=IДел2-R=(4-10-3)2-2,77103=45 mW

Выбираем из линейки отечественных резисторов конкретную марку - УЛМ-0,125-2К7 И.

Расчет элементов инвертирующего усилителя

Инвертирующий усилитель собран на операционном усилителе DA2 (Приложение А).

Выходной сигнал дифференцирующего усилителя является входным сигналом инвертирующего усилителя UВх. иу.

Определим коэффициент усиления по напряжению выходного каскада:

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя связан следующим соотношением:

Задаваясь R4, определим R3: R4=8,2 k; R3=1,5 k

Определим мощность, рассеиваемую на резисторе R4:

P=UВых2/R4=112/(8,2103)=15 mW

Выбираем конкретный тип резистора - УЛМ-0,125 8К2 И.

Определим мощность, рассеиваемую на резисторе R3:

P= UВх. иу.2/R3=22/(1,5103)=3 mW

Выбираем конкретный тип резистора - УЛМ-0,125-1К5 И.

Балансное сопротивление R5 определяется как параллельное включение R4 и R3:

K

Так как через этот резистор предназначен для компенсации тока смещения нуля операционного усилителя, то через него течет небольшой ток и мощность, рассеиваемая на нем, сопоставима с мощностью, рассеиваемой на резисторах R3, R4. Поэтому выберем конкретный тип резистора - УЛМ-0,125-1К3 И.

Похожие статьи




Расчет выходного каскада - Разработка дифференциального усилителя

Предыдущая | Следующая