Главная страница > Курсовая работа: Усилитель систем автоматики

Курсовая работа: Усилитель систем автоматики

Форма поиска
Показать/спрятать результаты

Авторизация

Статистика

Последние новости
Новости

Курсовая работа: Усилитель систем автоматики

1.3 Расчёт четвёртого (предоконечного) каскада

Предоконечный каскад выполним по схеме ОЭ. За основу возьмём инженерную методику расчёта взятую из книги.

Определим параметры по которым будем выбирать транзистор:

Где Umвых = 10,5 В – амплитуда напряжения сигнала на выходе каскада;

Imвых = 0,0121 А – амплитуда тока сигнала на выходе каскада;

Этим условиям соответствует транзистор КТ603А.

По входным и выходным характеристикам, построив нагрузочную характеристику, найдём из рабочей точки и приращений в них, следующие параметры:

Так как мы работаем на оконечный каскад, то его входные параметры будут являться параметрами нагрузки для данного каскада:

Для расчета элементов задания рабочей точки и термостабилизации выполним следующий порядок действий:

1. Зададимся допустимым изменением тока коллектора:

2. Определение сопротивления в цепи эмиттера:

Из стандартного ряда сопротивлений выберем Rэ=82 Ом.

По выходным характеристикам в точке пересечения нагрузочной прямой с осью Iк , ток равен:

, следовательно можно найти Rк по формуле:

3. Зададимся изменением обратного тока коллектора:

4. Найдём коэффициент нестабильности:

5. Рассчитаем сопротивление делителя:

6. Зная сопротивление делителя рассчитаем сопротивления в цепи делителя:

Из стандартного ряда сопротивлений: R1=18 кОм и R2=22 кОм.

По совокупности входной и выходной характеристик можно построить сквозную переходную характеристику и по ней найти нелинейные искажения в каскаде. Для расчета воспользуемся графоаналитическим методом пяти ординат:

Где Kгf – коэффициент нелинейных искажений с учётом действия ООС.

Рассчитаем КПД данного каскада. Этот каскад и каскад УМ работают с большими сигналами, и КПД является важной для них характеристикой:

Как нетрудно заметить, каскад в режиме усиления класса А имеет КПД практически в два раза.

Приступим к расчету каскада на трёх частотных диапазонах (НЧ, ВЧ, СЧ), для каждого из них каскад будет иметь свою эквивалентную схему.

Расчёт на НЧ:

На низких частотах влияние оказывает разделительная ёмкость Ср и Сэ, их и рассчитаем исходя из допустимых частотных искажений на каскад. Разделим заданные искажения между двумя ёмкостями Ср и Сэ.

Зададимся частотными искажениями приходящимися на Ср:

Из номинального ряда ёмкостей выберем Ср=18 мкФ.

Тогда на ёмкость Сэ приходятся следующие частотные искажения:

И расчет будет выполняться по следующей формуле:

По ряду номиналов Сэ = 1500 мкФ, что является очень большим номиналом, для его уменьшения мы введём НЧ - коррекцию в одном из предыдущих каскадах и пересчитаем Сэ ещё раз позднее.

Для расчета входного сопротивления этого каскада выполним следующие действия:

Где Rдел был нами рассчитан ранее, а Rf рассчитаем чуть позднее.

Входная ёмкость каскада равна:

Амплитуды напряжения и тока на входе найдём по следующим формулам:

Расчёт на СЧ:

На средних частотах ёмкости не оказывают какого-либо значительного влияния. На данных частотах произведём расчет коэффициента усиления и влияния ООС:

Для получения требуемого коэффициента усиления введем ООС с фактором равным:

Рассчитаем RF – сопротивление эмиттера для обеспечения заданной ООС.

Так как Rэ для термостабилизации и для обеспечения заданной ООС различаются довольно значительно, воспользуемся следующим методом, зашунтируем ёмкостью Сэ следующую часть Rэ:

Именно её и будем шунтировать.

Расчёт на ВЧ:

На ВЧ начинает оказывать активное влияние ёмкость Сo, что приводит к спаду усиления до нуля.

Для обеспечения коэффициента частотных искажений проводимость в цепи коллектора должна быть не менее:

-эквивалентная ёмкость.

- постоянная времени цепи, где rб – справочный параметр.

fт – граничная частота транзистора (справочный параметр).

Так как наше Rк меньше полученного значения, следовательно удовлетворяет заданным частотным искажениям.

1.4 Расчёт третьего каскада

Третьим каскадом будет эмиттерный повторитель (каскад по схеме с ОК). Введение межкаскадного повторителя позволит последующим каскадам работать на высокоомную нагрузку (Rвх эмиттерного повторителя), а следовательно, и вводить в них НЧ – коррекцию, основным требованием для которой является высокоомность нагрузки каскада с коррекцией. Таким образом, введение одного маломощного каскада и двух элементов НЧ – коррекции позволит значительно понизить номиналы конденсаторов, отвечающих за искажение в области НЧ. Так как это зачастую электролитические конденсаторы большой ёмкости, её уменьшение ведёт к уменьшению габаритных размеров самого конденсатора.

Так как мы имеем дело с достаточно малыми по амплитуде сигналами (сотые-десятые доли от Еп), то можно воспользоваться другой методикой расчета, которая предъявляет меньшие требования к термостабилизации, так как даже при относительно больших изменениях положения рабочей точки, при малых сигналах, не приводит к захождению сигнала в область отсечки и/или насыщения.

Рассчитаем эмиттерный повторитель именно по этой методике.

Исходными данными, из расчётов последующих каскадов и выбранной рабочей точки, являются:

Транзистор КТ312А;