Расчёт параметров моста Вина. Оценка влияния отклонения выходного напряжения на ±10% от установившегося значения, страница 3

При оценке используется ВАХ полевого транзистора КП103И, изображенная на рисунке 1.2.1. Для удобства факт изменения U_вых на ±10% будет отображаться верхними индексами +10% и -10% для всех меняющихся при этом величинах.

Так как активные элементы работают на линейных участках своих ВАХ, то будем считать, что изменение выходного напряжения на ±10% вызовет линейное изменение токов или напряжений в цепи АРУ.

А) Рассмотрим увеличение U_{вых ген}  на 10%.

Тогда 3,96В. Следовательно прямой ток диода мА и напряжение на открытом диоде .

Напряжение затвор-исток на полевом транзисторе станет равным:

При этом напряжение сток-исток полевого транзистора составит  По ВАХ определяется ток стока:  Тогда сопротивление канала полевого транзистора составит R_к=6,111кОм.

Следовательно, коэффициент усиления снизится:

.

Происходит уменьшение коэффициента усиления на 8,3%.

Б) Рассмотрим уменьшение  нa 10%.

Тогда . Прямой ток диода  и напряжение на открытом диоде .

Напряжение затвор-исток на полевом транзисторе станет равным:

Напряжение сток-исток полевого транзистора составит . По ВАХ определяется ток стока: =0,21875 мА. Тогда сопротивление канала полевого транзистора составит R_к2=3,09 кОм.

Следовательно, коэффициент усиления снизится:

Происходит уменьшение коэффициента усиления на 8,3%.

Расчеты показывают, что изменение выходного напряжения на 10% не вызывает изменения коэффициента усиления на 10%.

Погрешность объясняется округлением номиналов сопротивлений до ближайших подходящих из ряда Е192. Кроме того, графоаналитический метод расчета не может дать большой точности, так как нет данных о работе элементов при интересующих условиях.

2.5 Расчет усилителя мощности

Каскад усилителя мощности будет строиться по двухтактной схеме на комплементарных транзисторах, работающих в режиме АВ.

Пусть необходимо получить максимальный ток в нагрузке 0,6 A, U_вых=3 В.

Поскольку , составляет единицы вольт, то от предварительных каскадов усиления можно отказаться - необходимо лишь добиться усиления по току, а значит, необходимы большие значения коэффициента передачи по току h_21э (I_вых ОУ - сотни мкА - десятки мА, а ток нагрузки I_н=1 А).

Для обеспечения большого коэффициента передачи по току будут использованы составные транзисторы.

Схема верхнего плеча усилителя мощности изображена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема верхнего плеча усилителя мощности.

В качестве VT3 используется КТ503Е (h_2lэmin=40, h_2lэmax= 120), в качестве VT5-KT815B(h_2lэmin=40) - /4/.

Входная и выходная ВАХ КТ503Е:

Рисунок 2.2 – Входная ВАХ транзистора КТ503Е

Рисунок 2.3 – Выходная ВАХ транзистора КТ 503В.

Входная и выходная ВАХ КТ815В:

Рисунок 2.2 – Входная ВАХ транзистора КТ 815В

Рисунок 2.5 – Выходная ВАХ транзистора КТ815В

Исходя из того, какой выходной ток и напряжение необходимо получить, определяем положение рабочей точки на входной и выходной ВАХ.

Все токи и напряжения, относящиеся к транзистору VT3, обозначены индексом 1, а относящиеся к VT5 - индексом 2.

А) Определяем положение рабочей точки, максимальные значения токов и напряжений для VT5:

напряжение покоя;

источник питания выбирается из условия, тогда Е_п=10В;

ток покоя базы =0,5мА (I_ко2=20мА), тогда 0,7B; максимальный ток коллектора I_к2m=0,6A, тогда максимальный ток базы

,

Б) Для транзистора VT3 проводятся те же операции, но с учетом результатов пункта А:

Ток базы  тогда максимальный ток резистора VT3 равен