Skaičiuojamojo-paaiškinamojo rašto turinis
1. Įvadas
2. Apytikrė stiprintuvo skaičiuotė ir elementinės bazės parinkimas
3. Struktūrinės ir principinės schemos sudarymas
4. Pilna principinės schemos skaičiuotė bei elementų parinkimas,
prisilaikant standarto
5. ADCH skaičiuotė
6. Stiprintuvo konstrukcijos aprašymas
7. Ekvivalentinė schema
8. Užduotyje nurodytų ir apskaičiuotų stiprintuvo parametrų ir
charakteristikų palyginimas
9. Detalių specifikacija
10. Naudotos literatūros sąrašas
11. Turinys
Įvadas
Projekto tema: Garsinio dažnio betransformatorinis galios stiprintuvas
Projekto užduotis Nr. 10 duomenys: stiprinamų dažnių juosta [pic]=190 Hz —
6,5 kHz ; leistinas tiesinių iškraipymų koeficientas [pic]; netiesinių
iškraipymų koeficientas [pic] % ; (signalo šaltinio) įėjimo įtampa es=
[pic] = 190 mV ; išėjimo galia Piš=2,1 W ; stiprintuvo įėjimo varža Rin(
1,0 k( ; apkrova Ra=6 ( ; signalo šaltinio vidaus varža Rš= 1,0 k(
Be transformatoriai galios stiprintuvai naudojami įvairiuose
radiotechniniuose
įrenginiuose garsinio dažnio signalams stiprinti (dažnių juosta nuo 5 Hz
iki 80 kHz, nominali išėjimo galia iki 200 W ). Lyginant su
transformatoriniais galios stiprintuvais, BGS turi nemažai pranašumų :jiems
ne reikalingas išėjimo transformatorius, todėl sumažėja stiprintuvo
matmenys, masė , dažniniai iškraipymai . Be to , tokie stiprintuvai
ekonomiškesni ir pigesni. Jų išėjimo varža artima apkrovai, todėl nereikia
papildomai suderinti varžų. Jie turi didesnį naudingumo koeficientą, ši
stiprintuvą galima pagaminti kaip mikroschema .
Skaičiuojant stiprintuvą pirmiausiai parenkama stiprintuvo schema ir
tranzistorių tipai, apskaičiuojami visi schemos elementai, stiprintuvo
įėjimo varža ir įtampa. Skaičiuojant tranzistorinės pakopas, būtina
atkreipti dėmėsi į tai, kad tranzistorių parametrų, ypač srovės stiprinimo
koeficiento sklaida labai didelė. Labai tiksliai apskaičiuoti schemos
elementus nebūtina, nes svarbiausi schemos elementai , ypač grįžtamojo
ryšio grandinėse , parenkami derinant stiprintuvą. BGS schemų dabar yra
labai įvairių. Jos turi skirtingas įėjimo, tarpines bei galines pakopas.
BGS ga
-stiprintuvai su komplementiniais tranzistoriais
-stiprintuvai su sudėtiniais komplementiniais tranzistoriais
-stiprintuvai su sudėtiniais kvazikomplementiniais
tranzistoriais.
Stiprintuvų pavadinimuose atsispindi galinės pakopos sandara.
[pic]
Apytikrė stiprintuvo skaičiuotė ir elementinės bazės parinkimas
Maitinimo šaltinio skaičiuotė
Betransformatorinio stiprintuvo maitinimo įtampa E, apkrovoje Ra
išsiskirianti galia Pa yra tiesiogiai susijusios priklausomybe
P=ξ2E2/8∙Ra (1)
Čia ξ – įtampos panaudojimo koeficientas
ξ=2∙Ukmax/E≈2∙Uamax/E (2)
čia Uamax – įtampos apkrovoje amplitudė
kai Pa ir Ra yra žinomos, pakopos maitinimo įtampa apskaičiuojama
remiantis (1). Emiterio grandinėse yra stabilizuojantieji rezistoriai
R9=R10; patartina parinkti R9=R10=0,05Ra ir ξ≈0,95 ,tada R9=R10=0,05∙6=0,3
Ω
šiuo atveju apytikslė formulė bus
E≈[pic] , ir E≈11,25 V
Galinės pakopos kolektorinės grandinės skaičiuotė
Laikoma kad ξ=1.Tuomet remiantis (2) išraiška, emiterio įtampa
Ukmax3≈Uamax≈E/2 Ukmax3≈11,25/2≈5,6 V
Maksimali įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio
Ukemax3≈E Ukemax3≈11,25 V
Kolektoriaus srovės impulso amplitudė
Ikmax3≈E/2Ra Ikmax3≈11,25/(2∙6)≈0,937 A
Kolektoriaus srovės nuolatinė dedamoji
Ikvid3=Ikmax3/π Ikvid3=0,937/3,14=0,3 A
Iš maitinimo šaltinio naudojama galia
P03=E2/2πRa P0=11,252/2π6=3,36 W
Maksimali kolektoriaus išsklaidoma galia
Pkmax=E2/4π2Ra≈Pa/4 Pkmax=2,1/4=0,525 W
Laikome, kad I0k darbo taške lygus nuliui
Tranzistorių VTT3 ir VT4 ribinis dažnis fh21e3=2∙fa=3∙6,5=19,5 kHz
Galinės pakopos tranzistorių parinkimas
Remdamiesi Ukemax, Ikmax, Pkmax, fh21e reikšmėmis parenkame galinės
pakopos tranzistorius. Iš žinynų parenkamos komplementinės tranzistorių
poros su maksimaliu srovės stiprinimo koeficientu.
Parenkame tranzistorius KT814A(p-n-p) ir KT815A(n-p-n)
Ukem=25 V ; Ikm=1,5 A ; Pkm=1 W ; fh21e=3 MHz
h21emin=40 iš čia h21e3=40
Tranzistoriai su labai dideliu h21e turi nedidelį fh21e ir mažesnį
stiprintuvo stiprinimą aukščiausią dažnį. Todėl trečioji pakopa būna
siaurajuostė, bet
fh21e3≈(2.3)fa
jei šita sąlyga netenkinama , tarp bazės įtampos ir kolektoriaus srovės
atsiranda fazių skirtumas,pablogėja pakopos energetinės charakteristikos
(sumažėja Pa , padidėja P03).
Jei trečioji pakopa tenkina ši są
tranzistoriai turi tenkinti sąlyga
fh21e1≈fh21e2≈10Ffa ,čia F – NGR gilumas
fh21e1≈fh21e2≈10∙32∙6500=2,8 MHz
iš galinės pakopos tranzistoriaus išėjimo charakteristikų surandame
bazės srovės amplitudė reikšmę Ibmax3=18 mA, Ikmax3=937 mA ir liekamąją
įtampą Ukemin3=0,25 V. Patiksliname ξ
Uamax=Ra∙ Ikmax3=6∙0,937=5,62 V
ξ=2∙ Uamax/E=2∙5,62/11,25=0,999
nes ξ>0,85 tai energetinės charakteristikos neperskaičiuojamos.
Galinės pakopos tranzistoriaus bazės grandinės skaičiuotė
Ibmax3=18 mA
Pb3≈Pa/h21e3 ≈2,1/40≈0,052 W≈52 mW
Antrojo tranzistoriaus kolektoriaus grandinės skaičiuotė
Tranzistoriaus VT2 atiduodama galia
Pk2=(1,1...1,2)Pb3 Pk2=1,1∙52=57,2 mW
Nes dalis energijos sunaudojama priešįtampio grandinėse
Kolektoriaus srovės amplitudė
Ikmax2=1,1∙Ibmax3 Ikmax2=1,1∙18=19,8 mA
Tranzistorius VT2 dirba A klasės režimu. Jo Ikvid2=Ik2 ,apytikriai
Ik2=1,1∙E/2∙Ra∙h21e3 Ik2=1,1∙11,25/2∙6∙40=25,8 mA
Maksimali kolektoriaus srovė
Ikm2= Ik2+ Ikmax2≈2∙ Ik2 Ikm2=2∙25,8=51,6 mA
Kolektoriaus įtampos amplitudė
Ukmax2≈E/2 Ukmax2≈11,25/2≈5,6 V
Maksimali įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio
Ukem2≈E Ukem2≈11,25 V
Iš maitinimo šaltinio sunaudojama galia
P02=E∙Ik2 P02=11,25∙25,8=290 mW
Kolektoriuje išsklaidoma galia
Pk2=6Pa/h21e3 Pk2=6∙2,1/40=0,315 W=315 mW
Ribinis dažnis fh21e2≈10∙F∙fa ≈10∙32∙6500≈2,08 MHz
R8=E/2∙Ik2 R8=11,25/2∙25,8=218 Ω
Antrojo tranzistoriaus parinkimas
Remiantis apskaičiuotomis Ikm , Ukemax2 , Pk2 , fh21e2 reikšmėmis ,
parenkamas tranzistorius VT2 .
Ikmax2=19,8 mA ; Ukem2≈11 V ; Pk2 =315 mW ; fh21e2=2,08 MHz
Parenkame : Tranzistorius КТ501B (p-n-p)
fh21e2=5 MHz ; Ikmax=300 mA ; Ukem=15 V ; Pk =350 mW ; h21emin=80 ir
h21emax=240
iš čia h21e2=( h21emin+ h21emax)/2=(80+240)/2=160
Antrojo tranzistoriaus bazės grandinės skaičiuotė
Kintamosios bazės srovės amplitudė randama iš charakteristikų arba
apytikriai iš formulės
Ibmax2≈Ikmax2/h21e2 Ibmax2≈19,8/160≈0,124 mA
Iš žinyno surandame tranzistoriaus įėjimo varžą. Dėl to , kad šio
duomens neturime, galime tarti , kad Rin2 lygi keliems šimtams omų, tarkim
kad Rin2=500 Ω
Rezistoriaus varža
R4≈(10.20)Rin2 R4≈10∙500≈5000 Ω≈5 kΩ
Bazės kintamos įtampos amplitudė
Ubmax2=Ibmax2∙Rin2 Ubmax2=0,124∙500=61,9 mV
Bazės grandinės sunaudojama galia
Pb2=0,5∙Ubmax2∙Ibmax2 Pb2=0,5∙61,9∙0,124=3,84 mW
Pirmojo tranzistoriaus kolektoriaus ir bazės grandžių skaičiuotė be
tranzistoriaus parinkimas
Šių grandžių skaičiuotė tokia pat kaip ir antrojo tranzistoriaus.
Naudingoji galia
Pa1=(1,1.1,2)Pb2 Pa1=1,1∙3,84=4,22 mW
Kolektoriaus kintamos srovės amplitudė
Ikmax1≈(1,1..1,2)Ibmax2
Ikmax1≈1,1∙0,124≈0,136 mA
Nuolatinė kolektoriaus dedamoji Ik1>Ikmax1,dėl to kad Ikmax1<<1 mA
,tai
Paimsim Ik1=2 mA
Iš maitinimo šaltinio naudojama galia
P01≈Pk1=E∙Ik1 P01=11,25∙2=22,5 mW
Kolektoriaus srovės maksimali reikšmė
Ikm≈2∙Ik1 Ikm≈2∙2≈4 mA
Maksimali įtampa tarp emiterio ir kolektoriaus
Ukemax≈E/2 Ukemax≈11,25/2≈5,6 V
Ribinis dažnis fh21e1≈10∙F∙fa ≈10∙32∙6500≈2,8 MHz
Šių duomenų pakanka tranzistoriai parinkti.
Parenkame tranzistorių
Ikmax1=4 mA ; Ukem1≈5,6 V ; Pk2 =22,5 mW ; fh21e2=2,08 MHz
Tranzistorius KT342A (n-p-n) :
fh21e2=250 MHz ; Ikmax=50 mA ; Ukem=30 V ; Pk =250 mW ;h21emin=100 ir
h21emax=250 iš čia h21e=( h21emin+ h21emax)/2=(100+250)/2=175
Bazės grandinės srove
Ib1≈Ik1/h21e1 Ib1≈2/175≈0,012 mA
MGR grandinės skaičiuotė
Pirmiausia pagal nurodytą netiesinių intermoduliacinių ir dinaminių
iškraipymų koeficientų dydį nustatomas grįžtamojo ryšio gylis
F=1+β∙K≈30
Rezistoriaus R6 varža
R6≈h21e2h21e3Ra/F R6≈160∙40∙6/30=1280 Ω=1,28 kΩ
Stiprinimo koeficientas ir įėjimo varža priklauso nuo santykių R6/R5.
Didėjant stiprinimui, mažėja įėjimo varža, todėl dažniausiai parenkama
R6/R5=20.100 , turi būti išlaikoma sąlyga Ra<>1 kΩ
(144 kΩ)
Literatūra
1. A.Regekskis Betransformatorių galios stiprintuvų apskaičiavimas
2. Л.Е.Варакин Бестрансформаторные усилители мощности (1984)
3. Г.С.Остапенко Усилительные устройства (1989)
4. Г.С.Цыкин Усилительные устройства (1971)
5. Усилительные устройства (под редакцией О.В.Головина 1993)
6. Д.Ф.Шафер Регулировка, испытания и проверочные расчеты транзисторных
усилителей (1971)
7. Г.В.Войшвило Усилительные устройства (1983)
8. Н.И.Овсяников Креьнивые биполярные транзисторы
9. Справочник.Полупроводниковые приборы.(под редакцией А.В. Голомедова)
1,2 Т
———————–
Ra
C
R
C4
U1
Garsinio dažnio betransformatorinio galios stiprintuvo struktūrinė schema
Ekvivalentinė schema
Tranzistorius VT3
Tranzistorius VT1
Signalo šaltinis
㙒畒ㅩൾ植ശ唍驩ല唍驩䭩ള植㍥扩ള植㉢扩റ植൩植ഴ植ㅥ㕩楕R6
Ru
i1
~
i6
Uiš2
Uiš
iK3
ie3
ib3
ib2
ib1
ii
i4
ie1
i5
Ui
ie2
R
rb1
R5
R4
re2
rb2
rb3
re3
R9
Ra
Tranzistorius
VT2
Apkro-va