Проектирование и расчет усилителя звуковых частот (выходная мощность - 5 Вт, коэффициент частотных искажений - 1,5 дБ)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Факультет радиотехники, электроники и физики

Кафедра ПП и МЭ

Пояснительная записка

к курсовой работе по курсу

Схематехника АЭУ

На тему:

Проектирование и расчёт усилителя звуковых частот

 

Выполнил:

Студент: Савенков А.В.

Группа: РС8 – 51

Дата:

Новосибирск 2008

     Содержание:

Лист

Задание на курсовую работу       3

1.Выбор схемы оконечного каскада       4

2.Предварительные каскады усиления   5

3.Рассчет оконечного каскада   10

4. Термостабилизация    16

5. Список литературы        18

6. Приложение       19

 

Задание на курсовую работу:

Pвых = 5 Вт

Кг ≤ 6%

fвс ≥ 25кГц

fнс ≤ 100Гц

tmin = -45

tmax = +40

Rin ≥50 Ом

Uвх ≤10 мВ

Rн = 30 Ом

Mн = Mв = 1,5дБ

Задание:

1)  Выбрать схему, тип транзисторов и режим работы оконечного каскада

2)  Рассчитать цепи обеспечения и стабилизации режима работы.

3)  Рассчитать коэффициент гармоник оконечного каскада.

4)  Рассчитать предварительный усилитель.

Привести принципиальную электрическую схему, сборочный чертёж и топологию печатной платы.

 

Выбор схемы оконечного каскада.

Исходя из критериев проектирования, выберем двухтактную без трансформаторную схему оконечного каскада на комплементарных  транзисторах с включением транзисторов по схеме с общим коллектором. Режим работы AB. Это позволит нам добиться заданной мощности и получить заданный коэффициент гармоник.

Для этого нам подойдут транзисторы КТ814А (p-n-p) и КТ815Б (n-p-n) . Они имеют одинаковые параметры, но разный тип проводимости. 

Допустимая мощность рассеяния на коллекторе при t=+25 С равняется 10 Вт. При повышении температуры на 1 градус мощность уменьшается линейно на 0.1 Вт. Значит максимально допустимая мощность при t=+45 С равняется 8 Вт.

Справочные данные транзистора

I_{к max} – постоянный ток коллектора 1,5 (А)

U_КЭ – постоянное напряжение на коллектор – эмиттер 25 (В)

P_{K max}  - постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе при Т_к = 25С

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ h_21э = 40

Граничная частота коэффициента передачи в схеме с ОЭ f_гр = 3м Гц

Рис. 1. Двухтактный бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией (транзисторы включены по схеме с общим коллектором).

 

Входные и выходные характеристики транзисторов КТ814А и КТ815Б

Рис. 2 Выходные статические характеристики транзисторов.

Рис. 3 Входная статическая характеристика транзисторов.

Расчет оконечного каскада.

1.  Рассчитаем мощность рассеиваемая на коллекторах транзисторов VT1 и VT2.

      (2.1) 

Где

Р_Н – мощность на нагрузке, выходная мощность (Вт);

Р_К – мощность рассеивающая на коллекторах транзисторов (Вт);

2.  По характеристике на рис. 2 выберем рабочую точку (А) так, чтобы максимальное напряжение на коллекторе не превышало допустимого, и проводим нагрузочную прямую, удовлетворяя условию получения заданной мощности на заданной нагрузке.

I_K0 = 50 мА; U_K0 = 21B;

Где I_K0 – значение тока коллектора в рабочей точке;

U_K0 – значение напряжения в рабочей точке;

3.  Определим мощность Р_Н2, отдаваемую транзисторами в нагрузку.

                                                                        (2.2)

U_Kmax - максимальное значение напряжение на выходной статической характеристике – значение напряжение в рабочей точке.

U_Ka - минимальное значение напряжения на выходной статической характеристике.

I_Kmax - максимальное значение тока коллектора в точке(а), в прямоугольнике мощности, на выходной статической характеристике.

I_K(А) – минимальное значение тока коллектора в прямоугольнике мощности, равная значению тока коллектора  в рабочей точке.

 

4.  Определим мощность, потребляемую транзисторами от источника питания.

                                                                     (2.3)

Где Е_к размах амплитуды напряжения, на выходной статической характеристике.

5. Определим мощность рассеиваемую на коллекторе одного транзистора.

                                                                      (2.4)

6. Определим:

А) Величину R_C:

                                                                    (2.5)

Б) Определяем среднее входное сопротивление каскада R_Вх1:

                                                                     (2.6)

В)  Определим величину Е_с, ток коллектора для проходной динамической характеристики каскада на составных транзисторах.

                                                                        (2.7)

 

                                                                            (2.8)

Е_с – напряжение сигнала;

I_б – ток базы;

Е_бэ – действующее значение напряжения базы на входной статической характеристике при заданном токе базы;

Е_Кэ – действующее значение напряжения на выходной статической характеристике, при заданном токе базы;

i_К – ток коллектора для проходной динамической характеристики;

R_Н – сопротивление на выходе;

Для

  

Для

  

Для

  

Для

  

Для