Курсовая работа: Линейный усилитель

Выбираем 3 каскада.

3. Обоснование выбора принципиальной схемы усилителя

Принципиальная схема простейшего трехкаскадного линейного усилителя, составленного согласно описанной ранее структурной схеме, приведена на рис. Усилитель состоит из трех каскадов по схеме с ОЭ на транзисторах V1, V2, V3. Ток покоя каждого каскада стабилизируется с помощью эмиттерных схем стабилизации. Между первым и вторым каскадом связь непосредственная, между вторым и третьим – осуществляется через разделительный конденсатор C8.

Отсутствие делителя напряжения и разделительного конденсатора на входе второго каскада дает экономию количества элементов схемы и некоторую экономию тока питания, кроме того, отсутствие разделительного конденсатора снижает амплитудно-частотные искажения на низких частотах.

Однако использование непосредственной связи имеет недостаток – требуется большее напряжение питания. Так как для второго каскада делителем напряжения служит первый каскад, все колебания режима первого каскада вызывают колебания режима второго. Поэтому в этой схеме важна особенно стабилизация режима первого каскада.

Для ослабления паразитной обратной связи между каскадами через общий источник питания цепь питания содержит фильтрующие цепи R6, C3, R1, C5. Входные и выходные устройства усилителя выполнены на дифференциальных трансформаторах Т1, Т2. Резисторы R1, R16 – балансные. В усилителе применена общая ООС, организуемая с помощью входного и выходного устройств. В пассивной части цепи ООС включены контур АРУ, КНН и переменный удлинитель R7, R10, R12. По входу и выходу имеет место комбинированная ООС. Обратная связь осуществляется только по переменному току, поэтому на входе и выходе цепи ООС установлены разделительные конденсаторы C2, C11.

Конденсаторы C1, C7, C10 создают, путь высокочастотного обхода пассивной части петли ООС и предотвращает возможность самовозбуждения усилителя за пределами его рабочего диапазона частот.

4. Расчет оконечного каскада

Оконечный каскад обеспечивает получение заданной мощности сигнала в нагрузке, при этом он должен вносить допустимые нелинейные искажения. В линейных усилителях аппаратуры систем передачи используются однотактные трансформаторные оконечные каскады с включением транзистора по схеме с ОЭ. Усилительный элемент (транзистор) в таких каскадах работает в режиме А, что позволяет получить сравнительно небольшие нелинейные искажения.

Тип транзистора оконечного каскада выбирается по максимальной допустимой рассеиваемой мощности коллектора Рk max и граничной частоте коэффициента передачи тока fгр в схеме с ОЭ. При этом должны выполняться условия: fгр ≥(40÷100) fв; Рк мах ≥(4÷5) Рн, где Рн – мощность, отдаваемая в нагрузку.

fгр ≥ 80*552 = 4416 кГц; Рк мах ≥ 5*45 = 225 мВт.

Параметры транзистора ГТ312А

Из проведенных расчетов выбирается транзистор типа ГТ312А.

Определяется рабочая область характеристики транзистора. Для этого на выходных характеристиках транзистора строится характеристика максимально допустимой мощности рассеяния:

Iк1 = = = 45 мA

Iк2 == 22,5 мA

Iк3 == 15 мA

Iк4 == 11,25 мA

Для построения этой характеристики задается значения Uкэ для транзистора ГТ312А от 5 В до 25 В.

На оси напряжений отмечаются эти значения и восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с соответствующим каждому значению Uкэ току Iк. Затем полученные точки соединяются плавной линией, (Рис. 3.) далее проводятся линии, соответствующие Uкэ мах и Uост. Значение Uост определяется графически, для этого опускается на ось напряжений перпендикуляр из точки перегиба верхней вольт – амперной характеристики.

Определение рабочей области характеристик транзистора ГТ312А

Определяется напряжение покоя транзистора по максимально допустимому напряжению Uкэ мах:

Uко ≤ =  = 10,63 ≈ 11B;

Определяется мощность, отдаваемая транзистором с учетом заданного КПД трансформатора ηтр = 0,9:

Р'~ = = = 50 мВт;

Определяется мощность рассеяния на коллекторе транзистора:

Рко = = = 138,9 мВт;

где ηА – максимальный КПД каскада в режиме А, принимается равным 0,4;

ηос – коэффициент, учитывающий потери мощности сигнала в цепи обратной связи, принимается равным 0,9;

Ток покоя рассчитывается, исходя из мощности рассеяния на коллекторе транзистора:

Iко = = = 12,6 мА;

На семействе выходных характеристик транзистора (Рис. 4.) отмечаются выбранные Uко, Iко и определяется соответствующей точке покоя ток базы Iбо (входной ток) Полученное значение Iбо отмечается на входной характеристике и определяется соответствующее ему напряжение смещения Uбо.

Uко = 11 В;

Iко = 12,6 мА

Iбо = 0,22 мА;

Uбо = 0,4 В;

Определяется амплитуда напряжения выходного сигнала:

Uкm ≤ Uко - Uост = 11 – 1,25 = 9,75 В;

Определяется амплитуда тока выходного сигнала:

Iкm = = = 10,26 мА;

Строится нагрузочная прямая переменного тока. Для этого на семействе выходных характеристик транзистора от координаты точки покоя на оси токов вниз откладывается амплитуда тока Iкм, а от координаты точки покоя вправо – амплитуда напряжения Uкм. Пересечением уравнений Iко – Iкм и Uко + Uкм определяется точка М. Через точку М и точку покоя проводим нагрузочную прямую переменного тока.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6