Курсовая работа
По курсу “Радиоэлектроника”
На тему: Расчет усилителя низких частот
Руководитель: Бабкин Е.Е.
Выполнил: ст.гр. ЭКТ-34 Стародубцев К.C.
Дата: 25.10.2012
Москва 2012
Техническое задание:
разработать УНЧ, удовлетворяющий следующим требованиям:
| Выходная мощность: | PH, Вт | |
| Сопротивление нагрузки: | RH, Ом | |
| Входное сопротивление | RГ, МОм | |
| Входное напряжение: | eГ, мВ | |
| Диапазон частот: | fН/fВ, Гц | 100/20000 |
| Частотные искажения: | MН=MВ, дБ | |
| Диапазон температур: | T, °C | -10...+50 |
Расчет усилителя мощности
Необходимая амплитуда синусоидального напряжения при заданных сопротивлении нагрузки RH и мощности PH на выходе УМ:
Амплитуда тока выходных транзисторов и нагрузки:
Напряжение питания равно:
Ток, потребляемый в режиме максимальной отдаваемой мощности: 
Мощность, потребляемая от источника:
Максимальное напряжение питания:
Тогда источник питания имеет относительно земли два плеча:
Запас по напряжению:
Что удовлетворяет рекомендации 
Мощность рассеяния в выходном каскаде при полной заданной мощности в нагрузке Pн:
Мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе при максимальной отдаваемой мощности:
Выбор транзисторов VT4,VT8 производится с учетом условий:
Получим для нашего случая:
Этим требованиям удовлетворяют транзисторы:
VT4: КТ818В
VT8: КТ819В
Их параметры (по базе данных сайта chipdip.ru):
Ik=10А
Uкэ=70В
Pк (Tк=298K) =25 Вт
Коэффициент усиления тока в схеме ОЭ: 
Максимальная температура перехода: 
423 K
Далее оцениваем начальный ток коллектора(эмиттера) выходных транзисторов:
С запасом выберем Iэ =25 мА.
Определим величину сопротивления резистора в эмиттере VT4(VT8):
Пусть R4=R8= 0.3 Ом
Максимальная расчетная мощность резисторов:
Выбор транзисторов VT3 (VT7), зеркальных относительно VT4(VT8) некритичен, так как они используются в диодном включении. Подойдут транзисторы с допустимым током эмиттера в 2-3 раза меньшим, чем у транзисторов VT4 (VT8), с минимальным рабочим напряжением. Примем VT3 - КТ816А, VT7— КТ818А. Мощность рассеяния на этих транзисторах невелика, так как 
, выделяется тепло только на эмиттерном переходе:
Хотя такую мощность большинства из мощных транзисторов может рассеивать без радиатора, транзисторы VT3 (VT7) нужно размещать на радиаторе (используя изолирующую прокладку) вблизи транзисторов VT4 (VT8) из условий оптимальной работы токового зеркала VT3, VT4 и VT7, VT8 по температуре.
Рассчитаем сопротивление и мощность резисторов R3, R7:
,
где 
.
Рекомендовано выбирать коэффициент зеркала Кз от 3 до 10.
Пусть Кз =5.
Тогда получим:
Примем 
Максимальная мощность этого резистора рассчитывается после нахождения амплитуды тока эмиттера VT3 (VT6) при больших сигналах:
Примем 
Определим амплитуду тока и мощность рассеяния транзистора VT2 (VT6):
Амплитуда тока 
транзистора VT2 (и VT6) равна:
Мощность рассеяния транзисторов VT2 (VT6) оценивается как:
Рассчитаем сопротивление резистора R2 = R6:
Для этого следует задаться амплитудой напряжения Umoy, которая снимается с выхода ОУ. Ограничиваем (с целью улучшения динамики ОУ) эту амплитуду Umoy не более 4 
6 В.
Оценим амплитуду возбуждения баз выходных транзисторов VT4 (VT8):
2.544 В.
Задав амплитуду выходного напряжения умощнителя Um вых оу = 5В, оценим необходимые рабочие точки транзисторов VT2 и VT1. Найдём амплитуду тока базы VT2:
Предположим 
Определим сопротивления резисторов R1 и R5 из условий обеспечения амплитуды 
при закрывании VT1 максимальной амплитудой Um вых ОУ:
С некоторым запасом (VT1 не должен закрываться до 0) примем
R1 =R5=2кОм±5%
Мощность резистора 
Выберем резистор мощностью 1 Вт.
Теперь можем найти ток покоя транзистора VT1:
В статике этот ток должен задавать принятый нами ток
Тогда коэффициент передачи первого токового зеркала:
0.4 < 1,
что и должно быть при выбранной схеме зеркала (с эмиттерными резисторами R2(R6))
Сопротивление резистора:
Примем 
По ряду 
; 0.125 Вт.
Уточняем необходимую амплитуду напряжения на входе умощнителя 
:
,
что вполне согласуется с оговоренной величиной выходного напряжения ОУ (10 
12 В). Сопротивление резистора R9 = 1 Ом является стандартной величиной, применяемой в RC - цепочке (R9\C5) коррекции усилителя методом «грубой силы». Этот резистор (R9<<Rн) дополнительно нагружает выход умощнителя на нерабочих (f>>Fв) высоких частотах, предотвращая возможность достижения критической величины усиления, достаточной для возбуждения автоколебаний за полосой пропускания на ВЧ. С этой же целью емкость конденсатора С5 выбрана малой (0,1 
1 мкФ) так что в рабочей полосе частот R9 еще не нагружает усилитель; нет снижения кпд и повышения потребления тока на верхних частотах.
Теперь можно рассчитать мощность рассеяния на коллекторе транзистора VT2 (VT6):
.
Таким образом к транзисторам VT2(VT6) предъявлены требования:
Таким условиям в рекомендованной группе отвечают транзисторы КТ815В(VТ2), КТ814В(VТ6). Транзисторы входного каскада умощнителя VT1 (VT5) работают в очень облегченном режиме: KT814A (VT1) и КТ815A (VT5). VT1 и VT2, как и VT5 с VT6, должны иметь хороший тепловой контакт (крепеж на общем радиаторе попарно).