Коэффициент полезного действия каскада

Потребляемая каскадом номинальная мощность

P₀ = 2E_кI_кср =2×55×1= 110 Вт, где I_кср = [(I_кm/p)+I_ок]=2,1/3,14+0,35=1(А).

Коэффициент полезного действия каскада

h = Р/Р₀=49,5/110= 45%.

8. Расчет сопротивлений делителя R₁¸R₄, задающих исходное состояние транзисторов

I_дел=(0,5¸2)I_бm=0,2 А

9. Входное сопротивление каскада с учетом делителя подачи смещения при включении с общим коллектором

R_вх~ » R₂+bR_H =3,9+12×22= 267,9 Ом;.

10. Определение уровня нелинейных искажений

Для оценки уровня нелинейных искажений используют сквозную динамическую характеристику каскада, которая строится с помощью семейства статических выходных и динамической входной ВАХ транзистора.

На графике семейства статических выходных ВАХ устанавливаем зависимость входного тока (тока базы) от выходного (тока коллектора) в точках пересечения семейства статических выходных ВАХ с нагрузочной прямой переменного тока. Затем с помощью динамической входной ВАХ определяем значения входных напряжений по найденным значениям тока базы и вычисляем значения ЭДС генератора, который имеет внутреннее сопротивление R_г=R_вхок (задаемся выходным сопротивлением предыдущего каскада).

R_г =R_вхок= 267,9 Ом;

Iб	Iк	UвхБЭ
0,1	2,4	0,966
0,05	2,18	0,834
0,04	1,5	0,816
0,02	0,8	0,76
0,01	0,35	0,73

Вычислим значения Е_г:

Е_г=U_бэ+I_бR_г.

Е_г1=0,73+0,01×267,9=3,41 В;

Е_г2=0,76+0,02×267,9=6,12 В;

Е_г3=0,816+0,04×267,9=11,53В;

Е_г4=0,834+0,05×267,9=14,23 В;

Е_г5=0,966+0,1×267,9=27,76 В;

Выпишем значения выходного тока i_к для взятых точек пересечения и построим зависимость i_к=f(e_г), представляющую собой сквозную динамическую характеристику каскада.

По сквозной характеристике найдем номинальные токи I’_km, I’₁, I’_кmin, соответствующие напряжениям Е_гmax, 0,5(Е_гmax +Е_гmin), Е_гmin.

I^’_km=2,4 A;

I^’₁=2,18;

I^’_kmin=0,35;

Для расчета коэффициента гармоник двухтактного каскада в режиме АВ с учетом асимметрии плеч находим I_km, I₁, I_оk, I₂ I_kmin по формулам

I_km = (1+b) I’_km; I₁ = (1+b) I’₁; I_ok = 2bI’_кmin;

I₂ = - (1-b) I’₁; I_kmin = - (1-b) I’_km;

где b – коэффициент асимметрии транзисторов b=0,1¸0,15.

I_km = (1+0,125)×2,4=2,7 А;

I₁ = =(1+0,125)×2,18=2,45 А;

I_ok=2×0,125×0,35=0,088 А;

I₂ = -(1-0,125)×2,18=-1,908 А;

I_kmin = - (1-0,125)×2,4=-2,1 А;

Далее определим амплитуду гармоник тока коллектора

I_k1 = ¹/₃(I_km – I_kmin + I₁ – I₂)=1/3(2,7+2,1+2,45+1,908)=3,05 А;

I_k2 = ¼(I_km – 2I_ok + I_kmin)=1/4(2,7-2×0,088-2,1)=0,106 А;

I_k3 = ¹/₆[I_km – I_kmin –2(I₁ – I₂)]=1/6(2,7+2,1-2×(2,45+1,908))=-0,65 А;

I_k4 = ¹/₁₂[I_km + I_kmin – 4(I₁ + I₂) +6I_ok ]=1/12(2,7-2,1-4×(2,45-1,908)+6×0,088)=-0,087 А;

I_ср = ¹/₆[I_кm + I_кmin +2(I₁ + I₂)]=1/6(2,7-2,1+2×(2,45-1,908))=0,28 А.

Правильность вычисления найденных токов можно проверить по выражению:

I_k1 + I_k2 + I_k3 + I_k4 + I_ср = I_km

3,05+0,106-0,65-0,087+0,28»2,7 (верно!)

Зная эти амплитуды, можно подсчитать коэффициент гармоник, который получился бы при включении транзисторов с общим эмиттером:

при включении с общим коллектором отрицательная обратная связь снизит коэффициент гармоник до величины

Полученный коэффициент гармоник меньше заданного (1<1,5).

11. Определим значение ёмкости разделительного конденсатора

При расчете параметров элементов схемы значения линейных искажений М_Н берутся как безразмерные величины (М_Ндб = 20 lg М_Н ). Полученные значения параметров элементов схемы (R, C) округлим до номинальных ряда Е12.

12. Определим площадь дополнительного теплоотвода (радиатора), охлаждающего транзистор

где F’ – коэффициент теплоотдачи (F’ = (1,2¸1,4)×10^{-3 вт}/см²×град);

tперmax– максимальная температура коллекторного перехода ((G_e) = 90¸100^oC, S_i = 150¸200^oC);

tсрmax– максимально возможная температура окружающей среды;

R_tП.К. – величина теплового сопротивления транзистора (переход-корпус).

R_tП.К. » (5¸10) град/вт при Р_кдоп > 30вт

P_k – мощность, выделяемая в транзисторе (P_kВ » 0,5 р; Р_kАВ » 0,7р)

 

 

Приложение1

Приложение 2(ФНЧ)

Приложение 2(ФВЧ)

Список используемой литературы:

1) Методические указания к индивидуальным занятиям и курсовой работе по курсу "Электроника" для студентов специальностей 220100, 210200, 120100. // Составители: А.Л. Семенилкина, Н.П. Бакуров, А.Р. Хабаров.2002.

2) Транзисторы средней и большой мощности. Справочник // Под ред. А.В. Голомедова. М.: КУБКа, 1997.

3) Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. (Практикум на Electronics Workbench). Издательство "Додека", Москва, 1999.