Структура расчетно-пояснительной записки

ЭЛЕКТРОНИКА

Методическое руководство к расчетно-графическим работам

 

Составители:

 

 

Молокин Ю.В

Шеманаева Л.И.

Чащин Е.А.

Фирумян А.К.

 

 

Ковров 2010

Руководство и задания на выполнение расчетно-графической работы

 

Методической целью настоящей РГР является получение студентами навыков самостоятельной работы, связанной с расчетами простых типовых электронных схем, выбор их элементов по справочникам и каталогам, работа со справочной литературой.

 

 

РГР №1

Расчет вторичного источника питания

Содержание руководства

1. Требования к содержанию и оформлению РГР 2

1.1 Задание на РГР 2

1.2 Оформление РГР 2

1.3 Структура расчётно-пояснительной записки 3

2.Методические рекомендации к выполнению работы 4

2.1 Общие сведения об источниках питания 4

2.2.Расчёт стабилизатора на интегральной микросхеме 5

2.3.Расчёт стабилизатора с усилителем тока на транзисторе 7

2.4 Расчет емкостного фильтра 8

2.5.Расчёт выпрямителей

2.5.1. Однополупериодный выпрямитель 10

2.5.2 Двухполупериодный выпрямитель 12

2.5.3 Однофазный мостовой выпрямитель (схема Гретца) 15

2.5.4 Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения 17

2.6. Выбор деталей выпрямителей 18

2.7. Упрощенный расчёт или выбор стандартного трансформатора 19

2.8.Расчёт коэффициента полезного действия источника питания 22

2.9.Составление принципиальной электрической схемы 23

Контрольные вопросы к защите РГР 25

Список рекомендованной литературы 26

Приложения 27

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ РГР

Задание на РГР

Исходные данные для расчета источника питания представлены в таблице. 1. Вариант определяется по предпоследней и последней цифре номера студенческого билета. По данным своего варианта необходимо:

1. Выбрать принципиальную электрическую схему стабилизатора для источника питания.

2. Изобразить функциональную схему источника питания

3. В зависимости от задания, выбрать типовую микросхему серии 142 или рассчитать стабилизатор с усилителем тока на транзисторе. Определить входное напряжение, входной ток и уровень пульсаций напряжения на входе стабилизатора

4. Выбрать тип сердечника трансформатора

5. Рассчитать выпрямитель заданного типа.

6. По результатам расчета выбрать тип диодов выпрямителя и стандартное значение емкости конденсатора сглаживающего фильтра, указать тип и рабочее напряжение конденсатора.

7. Построить внешние характеристики выпрямителя и временную диаграмму его работы

8. Начертить принципиальную электрическую схему источника питания.

По последней цифре номера студ. билета
	2,5	2,0	1,3	1,0	0,8	1,0	0,6	0,5	1,0	1,0
	0,25	0,20	0,3	0,4	0,35	0,80	0,70	0,60	0,45	0,50
Rн кОм	0,5	1,0	1,5	1,2	0,8	0,7	2,4	1,3	1,8	2,5
Uпит В
f Гц
По предпоследней цифре номера студ. билета
Схема выпрямителя	Мостовая Гретца	Двухполупериодная	Однополупериодная	С удвоением напряжения
Тип стабилизатора	На микросхеме	С усилителем тока на транзисторе	На микросхеме

Таблица 1

Оформление РГР

Оформление РГР с применением компьютерных программ, с представлением отчета в печатном виде является предпочтительным. Для написания формул в этом случае рекомендуется использовать редактор формул. Работа оформляется на листах формата А4, используемых с одной стороны, в соответствии с требованиями ГОСТ 2.001-70, в одной папке. Графическая часть оформляется в виде рисунков в тексте, с подрисуночными надписями и обязательно содержит:

– расчетные схемы блоков источника питания;

– временные диаграммы работы выпрямителя с цифровыми значениями переменных величин;

– схему электрическую принципиальную;

Нумерация рисунков и таблиц сквозная. Схема электрическая принципиальная выполняется на отдельном листе формата А3, в соответствии с требованиями ГОСТ 2.700-79 ЕСКД. Перечень элементов является неотъемлемой частью схемы. Допускается выполнение схемы на миллиметровой бумаге. При заполнении штампа (см. рис. 11) указываются:

– две последние цифры номера студенческого билета;

– шифр учебной группы;

– месяц и год выполнения работы.

– Э3-что означает схема электрическая принципиальная

Например: 12.РС107.1109.Э3

Отмеченные при проверке преподавателем ошибки должны быть исправлены аккуратно на обратной стороне предыдущего листа.

Рис. 1.

Рис. 2.

Расчет емкостного фильтра

Простейший емкостной фильтр представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (рис.4). Если заданная величина коэффициента пульсаций K_п на нагрузке не превышает 2-3%, то величину емкости С конденсатора в микрофарадах приближенно можно посчитать, если известно сопротивление нагрузки R_н омах, частота f в герцах и коэффициент пульсаций K_п на нагрузке в процентах.

(6)

Где коэффициент m =1 - для однополупериодной, m =2 - для двухполупериодной схем выпрямления

 

Рис. 4

а – схема электрическая принципиальная; б - схема эквивалентная;

в – временная диаграмма работы емкостного фильтра

 

Конденсаторы сглаживающих фильтров должны иметь емкость не менее получившейся по результатам расчета. Рабочее напряжение конденсаторов выбирается в 1,5…2 раза больше напряжения холостого хода выпрямителей, которое определяется из расчетов нагрузочной характеристики при токе нагрузки, равном нулю. Параметры некоторых электролитических конденсаторов, применяемых в сглаживающих фильтрах, приведены в приложении 1.

Примечание: Для упрощения расчетов допустимо полагать, что ток заряда конденсатора не оказывает влияния на амплитуду тока через вентили и что стабилизатор не оказывает существенного влияния на сопротивление нагрузки, приведенной к выходу выпрямителя.

 

Расчет выпрямителя

В соответствии с блок-схемой любого источника питания (см. Рис.1) выпрямитель должен обеспечивать основные режимы нагрузки, которыми являются: среднее значение выпрямленного напряжения U₀ и тока I₀, а так же допустимый коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения К_п.. При выборе и расчете вентилей выпрямителя основными параметрами будут: среднее I₀ и амплитудное I_2m значения тока, а также обратное напряжение на вентиль U_{обр .} Далее рассмотрены методики расчета и особенности некоторых наиболее распространенных типов выпрямителей. Следует иметь в виду, что требуемые режимы нагрузки могут быть обеспечены только в том случае, если соответствующие параметры обеспечивает питающий трансформатор. Для расчетов трансформатора расчетными параметрами являются: действующие значения напряжений U₁ , U₂ и токов I₁, I₂, мощность трансформатора Р_тип. Указанные параметры определяются по результатам расчета выпрямителя.

 

Расчет выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя показана на Рис.5а. На Рис. 5б показаны мгновенные i_н, u_н, амплитудные I_2m, U_2m и средние I₀, U₀ значения напряжения и тока в нагрузке.

Величина средних значений выпрямленного напряжения и тока определяется через коэффициенты ряда Фурье:

где

 

a

 

	б

 

 

Рис. 5.

а - однополупериодный выпрямитель; б - временные диаграммы работы однополупериодного выпрямителя

 

После интегрирования получим:

(7)

(8)

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора

 

(9)

 

Действующее значение тока во вторичной обмотке

 

(10)

 

Действующее значение тока первичной обмотки

 

(11)

где – коэффициент трансформации.

Обратное напряжение на вентиль

 

(12)

Для однополупериодной схемы выпрямления без фильтра коэффициент пульсаций , т.е. он достаточно велик. Для снижения коэффициента пульсаций применяются фильтры различных типов, простейшим из которых является емкостной фильтр.

 

Расчет трансформатора

Типовая мощность трансформатора определяется полусуммой расчетных мощностей обмоток

(13)

 

где и – расчетные мощности первичной и вторичной обмоток соответственно.

Выразим P_тип для двухобмоточного трансформатора через значения выпрямленного напряжения U₀ и тока I₀:

Где - мощность постоянного тока в нагрузке.

С учетом подмагничивания трансформатора расчетную мощность первичной обмотки увеличиваем до величины

(14)

 

Расчетная мощность вторичной обмотки

(15)

 

Подставляя в выражение для Р _тип значения P₁ и P₂, получим

(16)

Основным преимуществом однополупериодной схемы является простота но, при этом имеются следующие существенные недостатки:

1) большие масса и габариты трансформатора;

2) большая величина обратного напряжения на вентиль (в π раз больше выпрямленного напряжения);

3) большая величина импульса тока через вентиль (в πраз больше тока );

4) большая величина коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения и низкая частота пульсаций, что вызывает необходимость применения крупногабаритных фильтров.

Расчет выпрямителя

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на Рис.6

Вывод расчетных соотношений аналогичен выводу для однополупериодной схемы. Импульсы тока и напряжения в двухполупериодном выпрямителе следуют во времени каждый полупериод, поэтому при одинаковой амплитуде U_2m и I_2m постоянные составляющие напряжения U_o и тока I₀ будут больше, чем в однополупериодном. Можно записать

Откуда

(17)

 

где - амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде напряжения на половине вторичной обмотки; I_2т - амплитуда импульса тока через вентиль, нагрузку и вторичную обмотку трансформатора.

 

Расчет трансформатора

Действующее значение напряжения вторичной обмотки (одной половины)

Действующее напряжение всей вторичной обмотки

 

(18)

 

Для двухполупериодной схемы коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения половины вторичной обмотки к напряжению первичной: . Действующее значение тока вторичной обмотки определяется выражением (9), но так как схема двухполупериодная, то

(19)

 

Для определения действующего значения тока первичной обмотки следует учесть, что ток в первичной обмотке синусоидальный, поэтому а откуда

(20)

 

Типовая мощность трансформатора определяется по расчетной мощности обмоток. Расчетная мощность первичной обмотки

(21)

 

И вторичной обмотки

(22)

 

Типовая мощность

(23)

 

Обратное напряжение на вентиль определяется с учетом выражений

 

(24)

 

т.е. последнее выражение совпадает с (12)

Среднее значение тока через вентиль можно найти исходя из того, что ток в нагрузке определяется суммой токов обоих вентилей, т. е. ток через вентиль равен половине тока в нагрузке:

(25)

Амплитудное значение тока вентиля равно амплитуде тока вто­ричной обмотки и определяется выражением (15)

(26)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения .Амплитуда напряжения частоты пульсаций, определяемая из ряда

Фурье, , и тогда

(27)

Двухполупериодная схема выпрямления имеет следующие пре­имущества перед однополупериодной:

1) габариты и масса трансформатора значительно меньше из-за лучшего использования обмоток и отсутствия подмагничивания;

2) амплитуда тока через вентиль вдвое меньше;

3) частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое выше, что приводит к уменьшению габаритов и массы сглаживающего фильтра. По величине обратного напряжения на вентиль обе схе­мы равноценны.

Недостатки:

1) необходимость делать средний вывод от вторичной обмотки трансформатора;

2) использование двух вентилей вместо одного.

 

2.5.3 Однофазный мостовой выпрямитель (схема Гретца)

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на Рис.7

Выпрямленное напряжение на нагрузке в однофазном мостовом выпрямителе имеет такую же форму как и в двухполупериодном со средней точкой трансформатора, поэтому имеют место аналогичные выражения длядействующего значения напряжений вторичной и первичной обмоток:

(28)

 

 

а

 

 

б

Рис. 7

а – мостовой однофазный выпрямитель (схема Гретца); б - временные диаграммы работы однофазного мостового выпрямителя

 

Расчет трансформатора

 

Действующее значение тока вторичной обмотки находим исходя из того, что по ней протекает синусоидальный ток, и где — амплитуда тока вторичной обмотки, a

= откуда

(29)

Ток первичной обмотки

определяется, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой трансформатора. Амплитуда тока через вентиль равна амплитуде тока во вторичной обмотке:

(30)

Таким образом, амплитуда тока вентиля в однофазной схеме определяется точно так же, как и в двухполупериодной со среднейточкой трансформатора. Аналогично определяется и среднее значение тока вентиля

(31)

Для определения типовой мощности трансформатора находим расчетные мощности обмоток:

(32)

Тогда типовая мощность

(33)

Обратное напряжение на вентиль

(34)

Однофазная мостовая схема Гретца является двухполупериодной и частота пульсаций равна удвоенной частоте сети, a коэффициент пульсаций определяется по выражению (27). Данная схема по сравнению с двухполупериодной со средней точкой трансформатора имеет следующие преимущества:

1) меньшая типовая мощность трансформатора, а значит, меньшие его габариты и масса;

2) не требуется делать отвод от средней точки вторичной обмотки трансформатора;

3) обратное напряжение на вентиль вдвое меньше;

4) напряжение на вторичной обмотке трансформатора вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме со средней точкой;

5) если выпрямленное напряжение соответствует напряжению сети, то схему можно применять без трансформатора при вклю­чении выпрямителя в сеть переменного тока;

К недостаткам схемы можно отнести:

1) четыре вентиля вместо двух;

2) внутреннее сопротивление выпрямителя больше, так как одновременно проводят два вентиля, включенные последовательно;

3) заземление одного из полюсов нагрузки не позволяет заземлить ни один из выводов вторичной обмотки трансформатора.

 

2.5.4 Однофазный мостовой выпрямитель с удвоением напряжения (схема Латура)

 

Схема и диаграммы напряжений и токов в цепях однофазного выпрямителя с удвоением напряжения (схема Латура) представлены на Рис. 8, где приведены два равноценных варианта изображения мостовой схемы удвоения напряжения. Мост образован двумя вентилями VD1 и VD2 и двумя конденсаторами C1 и С2. В одну диагональ включена вторичная обмотка трансформатора, в другую - нагрузка R_н.

 

а б

 

Рис. 8

а – однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (схема Латура); б - временные диаграммы работы схемы Латура

 

Схема работает следующим образом: в положительный полупериод напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂ (в точке а положительный потенциал, а в точке в - отрицательный) конденсатор C1 заряжается током вентиля VD1 а в отрицательный полупериод заряжается конденсатор С2 током вентиля VD2. Если не учитывать падения напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямителя, то практически каждый конденсатор будет заряжаться до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Нагрузка включена параллельно конденсаторам C1 и С2 соединенным между собой последовательно, поэтому выходное напряжение uн (рис. 8б) выпрямителя равно сумме напряжений на конденсаторах:

(35)

Обратное напряжение на вентиле слагается из напряжения на конденсаторе и на вторичной обмотке трансформатора:

(36)

Из Рис. 8б видно, что частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое больше частоты сети, а выпрямитель по форме выпрямленного тока является двухполупериодным. Схема Латура имеет следующие преимущества перед другими двухполупериодными выпрямителями:

1) при одном и том же напряжении вторичной обмотки выходное напряжение вдвое больше, чем в обычном однофазном мостовом выпрямителе, и в четыре раза больше, чем в двухполупериодном со средней точкой трансформатора;

2) имеет место хорошее использование обмоток трансформатора (как в однофазном мостовом выпрямителе);

3) используются два вентиля вместо четырех (при сравнении его с однофазным мостовым).

К недостаткам схемы,можно отнести:

1) относительно большое внутреннее сопротивление выпрямителя, так как вентили в нем включены последовательно для выпрямляемого тока.

Выбор деталей выпрямителей

По результатам расчетов выпрямителей необходимо выбрать тип применяемых диодов и стандартные конденсаторы сглаживающих фильтров.

Диоды выбирают по допустимому среднему току I_пр., который должен быть больше получившегося в результате среднего тока вентиля , с проверкой по допустимому импульсному току и обратному напряжению.

Параметры диодов приведены в приложении 1. В пояснительной записке для диода необходимо привести маркировку (например КД202А) и параметры (I_пр.ср, I_пр.и, U_обр и U_пр). Для мостовых выпрямителей рекомендуется применять сборки типа КЦ402 – КЦ412.

 

ВОРПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РГР

 

1. Структурная схема источника питания с трансформатором на входе. Назначение элементов схемы.

2. Нарисуйте схему однополупериодного однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?

3. Нарисуйте схему двухполупериодного однофазного выпрямителя с общим проводом с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?

4. Нарисуйте схему мостового однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение

такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?

5. Работа выпрямителя на емкостный фильтр. Временная диаграмма работы. Внешняя характеристика.

6. Нарисуйте схему выпрямителя с удвоением напряжения. Объясните работу схемы.

7. Для чего в источниках питания применяется стабилизатор напряжения? Приведите схему стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.

8. Объясните порядок расчета стабилизатора на микросхеме.

9. Объясните порядок расчета стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.

10. Для чего в источниках питания применяется сглаживающий фильтр? Что такое коэффициент сглаживания?

11. Упрощенный расчет однофазного трансформатора.

12. Как определить КПД источника питания?

13. Как выбрать тип диода для выпрямителя?

14. Как выбрать транзистор для стабилизатора?

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1999. – 464 с.

2. Либерман Ф.Я. Электроника на железнодорожном транспорте: Учебное пособие для вузов ж.д.транспорта.- М.: Транспорт, 1987.- 288 с

3. Сидоров И.Н. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. Справочник.- М.: Радио и связь, 1985.- 276 с.

4. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: Справочник.- М.: Радио и связь, 1994.- 320 с.

5. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А.Зайцев и др.; Под ред. Н.Н. Горюнова.- М.: Энергоиздат, 1982.- 744 с.

6. Диоды: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев.- М.: Радио и связь, 1990.- 656 с.

7. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник/А.А.Зайцев, А.И.Миркин, В.В. Мокряков и др.; Под ред. А.В. Голомедова - М.: Радио и связь, 1989.- 640 с.

8. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М.

Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др.; Под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981.- 656 с.

9. Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142.-Радио, 1990, №8, с.89-90; №9, с.73-74.

10. Булычев А.Л. и др. Аналоговые интегральные схемы: Справочник / А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко.- 2-е изд.-Минск: Беларусь, 1993.- 382 с.

11. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов и др.; Под ред. Э.Т. Романычевой. – М.: Радио и

связь, 1989. – 448 с.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Параметры транзисторов

Таблица П1.2

Тип	Iк.маx, А	Uкз.маx, В	h21э	Uкз.нас, В
n-p-n
КТ815А	1,5		40…70	0,6
КТ815Б	1,5		40…70	0,6
КТ815В	1,5		40…70	0,6
КТ815Г	1,5		30…70	0,6
КТ704А	2,5		10…100
КТ704Б	2,5		10…100
КТ704В	2,5		10…100
КТ817А				0,6
КТ817Б				0,6
КТ817В				0,6
КТ817Г				0,6
КТ805А				2,5
КТ805Б
р- n-р
КТ814А	1,5			0,6
КТ814Б	1,5			0,6
КТ814В	1,5			0,6
КТ814Г	1,5			0,6
КТ816А				0,6
КТ816Б				0,6
КТ816В				0,6
КТ816Г				0,6
КТ837А	7,5		10…40	2,5
КТ837Б	7,5		20…80	2,5
КТ837В	7,5		50…150	2,5
КТ837Г	7,5		10…40	0,5
КТ837Д	7,5		20…80	0,5
КТ837Е	7,5		50…150	0,5
КТ837Ж	7,5		10…40	2,5

 

 

Номинальные сопротивления резисторов стандартизованы. Для постоянных резисторов согласно ГОСТ 2825-67 установлено шесть рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале. Наиболее часто применяется ряд Е24. Номинальные значения декады ряда Е24 представлены в табл. П1.3. Значения десятков и сотен Ом, кОм и МОм получаются умножением номинального значения на 10n, где n=0;1;2;3...

 

 

Задание

По заданным выходной мощности и сопротивлению нагрузки провести полный расчет двухтактного усилителя мощности. Расчет разрешается провести по любой известной методике, известной в литературе или разработанной самостоятельно студентом.

Пример выполнения работы

Введение

Требуется рассчитать двухтактный усилитель мощности звуковой частоты со следующими параметрами:

· Выходная мощность – 8 Вт;

· Сопротивление нагрузки – 4 Ом;

· Диапазон воспроизводимых частот – 20…15000 Гц.

Выбираем следующую схему усилителя (рис. 7). Для увеличения коэффициента усиления по току в усилителе применены составные транзисторы по схеме Шиклон (на комплементарных транзисторах с разной проводимостью). Резисторы R₁ и R₂ предотвращают смещение транзисторов в область проводимости из-за токов утечки транзисторов. Сопротивление резисторов выбирается таким, чтобы постоянные токи протекающие через них, не создавали большого падения напряжения. Максимальное сопротивление резисторов ограниченно уменьшением скорости нарастания выходного напряжения и выбирается в пределах сотен Ом. Необходимое усиление по напряжению осуществляется усилителем напряжения выполненным на операционном усилителе А₁. Вся схема усилителя охвачена отрицательной обратной связью.

 

Расчет

1. Определим расчетную мощность P_расч:

2. Определим напряжение источника питания U_и.п:

U_к.э.нас для кремниевых и германиевых транзисторов равно 1,2 ÷ 5 В, выбираем U_{к.э. нас} =1..2,

U_б.э. выбираем равным 0,65В, U_э =1 В.

 

Получаем U_и.п = ± 11.1 В

3. Находим амплитуду тока коллектора транзисторов оконечного каскада I_к.макс и среднее значение тока, потребляемого от источника питания I_к.ср:

4. Определяем максимальную мощность рассеивания на коллекторе транзистора одного плеча:

5. Выбираем по справочнику транзисторы VT3 и VT4 руководствуясь следующими соотношениями:

f_β – граничная частота усиления; f_в – верхняя частота усилителя

Выбираем транзисторы:

КТ818Б: U_кэ = 50 В; I_к = 10 А; P_к = 60 Вт; f_β ≥ 3 МГц; h_21э ≥ 20; I_кбо =1000мкА

КТ819Б: U_кэ = 50 В; I_к = 10 А; P_к = 60 Вт; f_β ≥ 3 МГц; h_21э ≥ 20; I_кбо =1000мкА

6. Выбираем по справочнику транзисторы VT1 и VT2 руководствуясь следующими соотношениями:

Выбираем транзисторы:

ГТ402В: U_кэ = 40 В; I_к = 0,5 А; P_к = 0,6 Вт; f_β ≥ 1 МГц; I_кбо =25мкА

ГТ404В: U_кэ = 40 В; I_к = 0,5 А; P_к = 0,6 Вт; f_β ≥ 1 МГц; I_кбо =20мкА

7. Выбираем операционный усилитель

К140УД6: U_пит = 5÷20 В; К_у = 68 Дб;

8. Номиналы резисторов R₁ и R₂ подбирают такие, чтобы падение было не более отношения U_{вх. мин.} / I_кбо. Для этогопредполагаем, что сигнал, действующий на входе двухтактного усилителя, обладает напряжением 10 мВ, тогда зная коэффициент усиления операционного усилителя, находим U_вых операционного усилителя и соответственно U_{вх. мин.} транзисторов:

U_{вх. мин.тр.} = U_{вых. оу} = К_у ∙ U_вх = 68 ∙ 10 = 680 мВ

R₁ ≤ U_{вх. мин.1} / I_кбо1 = 680 / 25 = 27,2 кОм

R₂ ≤ U_{вх. мин.2} / I_кбо2 = 680 / 20 = 34 кОм

9. Номинал резистора в обратной связи R₃ выберем равным 1 кОм.

10. Рассчитаем КПД усилителя по следующей формуле:

η = P_{нагрузки}/ (P_п1 - P_п2 )

P_п1= U_пит* I_Σ =10,5*11,1=116,1

P_п2=I_ср*U_пит=2,09*11,1=23,99

=2,09

где = I_б ∙ (h₂₁)₁ ∙ (h₂₁)₂ = I_к1 + I_к2 – суммарный ток составного транзистора, тогда

I_Σ = I_к1 + I_к2 = 0,5 + 10 = 10,5 А

η = 8 / (116,1-23,99) = 0,061 = 88%

Варианты заданий

Справочные данные