|
Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания
Техническое задание.
Рассчитать схему
усилителя низкой частоты
с блоком питания.
Исходные данные:
n коэффициент усиления
по напряжению - 80;
n верхняя граничная
частота - 10
кГц;
n нижняя граничная
частота - 300
Гц;
n параметры нагрузки :
- сопротивление -
200 Ом, емкость
- 6800 ....... ;
n коэффициент пульсаций
на выходе блока
питания - не
более 0.15 .
Расчетная часть.
В качестве
схемы усилителя выберем
стандартную схему включения
транзистора с общим
эмиттером (рис. 1) . Разделительный конденсатор С1 служит
для передачи на
вход транзистора VT1 усиливаемого
переменного напряжения, а
также исключает попадание
на вход транзистора постоянного
напряжения. Резисторы R1 и R2 образуют
делитель для получения
необходимого напряжения смещения
на базе транзистора. Резистор R1 и конденсатор C2 обеспечивают температурную
стабилизацию работы усилителя.
В данной схеме
резистор RН является нагрузкой.
В качестве
транзистора VT1 выберем широко
распространенный КТ 315 Д со следующими
параметрами:
n максимальный ток
коллектора I К
MAX = 100 м А ;
n максимальное напряжение
коллектор - эмиттер U
КЭ MAX = 40 В ;
n максимальная рассеиваемая мощность транзистора P МАХ = 150 м Вт ;
n статический коэффициент
передачи h 21 50 .
Напряжение питания
U П примем равным
9 В , тогда для определения
рабочего режима выберем
две крайние точки :
(U КЭ = U П , I K
= 0) и (U КЭ = 0, I
K ),
где U КЭ -
напряжение коллектор - эмиттер
, I K
-
максимальный ток в
нагрузке:
I K
= = = 45 (м А).
Для нормальной
работы транзистора выберем
рабочую точку :
I K0
= = 23 (м А),
U
КЭ0 = = = 4.5 (В).
Тогда мощность, выделяющаяся в
транзисторе :
P
K0 = I K0 * U КЭ0 = 23 * 4.5
= 103.5 ( м Вт),
что не превышает
максимальную рассеиваемую мощность
транзистора P МАХ = 150 м Вт.
Мощность, потребляемая усилителем от источника
питания :
P
0 = I K0 * U П = 23 * 9 = 207 ( м Вт).
Для схемы
с общим эмиттером коэффициент усиления по току
k i
примерно равен статическому коэффициенту
передачи h 21 . Базовый ток
транзистора :
I Б0 = = = 0.46 (м А).
Теперь определим
номиналы резисторов :
R1 , R2 , R3 , где
I Д - ток через
делитель, I Д
4* I Б0
.
R1 3.9 (к Ом) ,
R2 560 (Ом) ,
R3 1 (к Ом) .
Коэффициент усиления
по напряжению определяется как : k u = .
Отсюда
входное сопротивление транзистора :
R
ВХ = = = 125 (Ом).
Емкость конденсатора С1 рассчитывается исходя
из того, что
его сопротивление по
переменному току на
самой низкой частоте
должно быть во
много раз меньше
входного сопротивления :
С1 = 42.46
(мкФ).
Выбираем
ближайший - 50 мкФ.
Для заданной
полосы частот емкость
конденсатора С2 должна
быть равна десяткам
микрофарад, возьмем 20
мкФ.
Теперь рассчитаем
стабилизатор напряжения с
требуемыми параметрами. Входные
цепи блока питания
состоят из понижающего
сетевого трансформатора и
мостового выпрямителя. Схема
стабилизатора напряжения показана
на рис. 2.
Так как
потребляемая схемой мощность
небольшая, в качестве
стабилизатора DA1 возьмем специально
предназначенную микросхему К142ЕН8А,
обеспечивающую выходное напряжение
+ 9 В и ток
в нагрузке до
1 А. Данная микросхема
обеспечивает коэффициент пульсаций
на выходе примерно
0.03, что удовлетворяет заданию. Для нормальной
работы напряжение на
входе микросхемы должно
быть не менее
12 Вольт, поэтому
конденсаторы С1 и
С2 выбираем на
рабочее напряжение 25
В и емкостью 500 мкФ.
Литература.
1.
Жеребцов
И. П. Основы электроники. - Л.:
Энергоатомиздат, 1989.
2.
Транзисторы:
Справочник . - М.: Радио и связь, 1990.
3.
Цифровые и
аналоговые интегральные микросхемы:
Справочник. - М.: Радио и связь, 1990.
|
|
|
