Курсова робота: Двотактний трансформаторний підсилювач на транзисторах включених по схемі з спільним емітером
Завдання:
№ варіанта |
Режим роботи |
Рвх. Вт |
Кг, % |
mН=mв дБ |
fH , Гц |
fB, кГц |
RН, Ом |
Тр.н.с.. С° |
5 |
А |
2,0 |
3,5 |
2,0 |
120 |
16 |
12 |
33 |
Завдання на курсову роботу передбачає:
1) Вибір типу транзисторів та схеми їх включення.
2) Визначення найбільшої потужності, яка виділяється в транзисторі.
3) Розрахунок режимів роботи транзисторів по постійному і змінному струму.
4) Визначення напруги джерела живлення підсилювача
5) 5.Визначення потужності сигналу, яка віддається транзисторами у вибраному режимі їх роботи.
6) Визначення коефіцієнта підсилення плеча каскаду по напрузі і потужності.
7) Розрахунок коефіцієнта нелінійних спотворень вхідного сигналу.
8) Визначення номінальних значень елементів схеми підсилювача і вибір 'їх типу.
9) Електричний розрахунок трансформатора у вихідному колі підсилювача.
Підсилення електричних сигналів – один з видів перетворення електромагнітної енергії, який відноситься до процесів її керування. Пристрій, який призначений для керування електричною енергією, для збільшення її потужності називають підсилювачем.
Структурна схема підсилювача має вигляд:
Вхідне коло підсилювача – коло підсилювача, до якоговмикається джерело керованої енергії, яке характеризується миттєвим значенням ЕРС (Еі) і внутрішнім опором (Zі).
Підсилювальний елемент – активний елемент електричного кола, який має управляючу властивість (транзистори, ЕВП, ІМС).
Вихідне коло – коло підсилювача, до якого підмикається навантаження, яке в загальному випадку носить комплексний характер.
Джерело живлення – джерело керуючої енергії, яка петворються підсилювальним елементом в енергію підсилювальних сигналів. Найчастіше в якості джерела живлення використовують гальванічні елементи.
Підсилювачі класифікують за такими ознаками:
- За характером підсилювального сигналу:
- підсилювачі гармонічних сигналів;
- підсилювачі дискретних сигналів.
- По діапазону підсилювальних частот:
- підсилювачі постійного струму;
- підсилювачі змінного струму.
- За видом електричних параметрів підсилювального сигналу:
- підсилювачі струму;
- підсилювачі напруги;
- підсилювачі потужності.
- По типу підсилювальних елементів:
- транзисторні;
- ІМС;
- електровакуумні.
- По типу підсилюваних сигналів:
- аперіодичні;
- резонансні.
- Ø По призначенню:
- телевізійні;
- радіомовні;
- радіотрансляційні;
- вимірювальні.
Властивості підсилювачів характеризуються технічними показниками, які регламентуються відповідними стандартними. Число технічних показників визначається пизначенням підсилювача.
До основних технічних показників відносяться:
- Ø вхідні/вихідні праметри;
- Ø ККД і споживана потужність;
- Ø коефіцієнт підсилення;
- Ø амплітудна характеристика і динамічний діапазон;
- Ø лінійні і нелінійні спотворення;
- Ø перехідні спотворення;
- Ø шуми.
Підсилювачем потужності називається підсилювач в якому вихідна потужність підсиленого сигналу співрозмірна з потужністю, яка підводиться до колекторного кола підсилювача від джерела живлення.
Підсилювальний каскад – це сукупність підсилюваль-них елементів з усіма додатковими елементами, які забезпечують заданий режим роботи.
Принцип підсилення підсилювальним каскадом на біполярних транзисторах полянає в тому, що підсилення напруги, струму або вихідної потужності відбувається за рахунок частини енергії або потужності джерела живлення по постійному струму.
Потужнім каскадом прийнято вважати каскад в якому транзистори віддають в навантаження потужність, близьку до максимально можливої. Основними вимогами, які ставляться до потужних вихідних каскадів, є одержання необхідної потужності в навантаженні і її максимальний коефіцієнт корисної дії при допустимих спотвореннях сигналу. Вимога максимального ККД має найбільше значення для підсилювачів з живленням від автономних джерел. Максимальне підсилення – другорядна вимога, оскільки необхідне підсилення може бути одержане в інших каскадах.
Транзистори, які стоять в підсилювачах потужності можуть працювати в режимах класів А, В, АВ.
Режим А – це такий режим, при якому робоча точка знаходиться по середині лінійної частини прохідної характеристики. Амплітуда вихідного струму змінюється напротязі повного періоду підсилювального сигналу. Тобто кут відсікання θ=180°
Режим В – режим з такою відсічкою, при якій вихідний струм тече практично тільки напротязі півперіода сигналу θ=90°. При цьому робоча точка лежить на початку прохідної характеристики.
Режим АВ – проміжний режим, при якому вихідний струм протікає напротязі більш, як одного півперіоду. Кут відсікання лежить в межах 30° < θ <180°
Вибір режиму здійснюється прикладенням відповідної напруги між базою та емітентом. В режимах класів АВ і В можуть працювати тільки двотактні каскади.
Однотактні вихідні каскади застосовуються деколи в підсилювачах з малою вихідною потужністю, оскільки їх ККД не перевищує 40%
Трансформаторні двотактні вихідні каскади в основному використовуються в режимі АВ, при якому ККД перевищує 50%. В цьому режимі втрати енергії джерелом живлення досить малі при відсутності сигналу і підвищується з підвищенням рівня сигналу, а рівень нелінійних спотворень більший, ніж при роботі в режимі класу А.
І. Вибір типу транзистора:
1) Вихідна (коливальна) потужність сигналу в колекторному колі трансформатора:
[Вт],
де ηт=0,8 – ККД вихідного трансформатора.
2) Потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора:
,
де ηА=0,45 – ККД колекторного кола транзистора в режимі роботи А (лежить в межах 0,4¸0,45).
3)Максимальна потужність яка розсіюється на колекторі транзистора з врахуванням температури навколишнього середовища:
,