Составление и расчет принципиальной схемы автогенератора ультразвукового локатора зоны парковки, страница 2

          Рассчитаем сопротивления .

                    ,

          .

                    ,

          .

                    ,

          .

11)  Емкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера выбирается из условия ,

,

.

5.3.Расчет выходного усилителя мощности.

          Для построения выходного усилителя мощности применим двухтактную схему, поскольку такая схема работает без подмагничивания сердечника выходного трансформатора постоянным током (в ультразвуковых устройствах в качестве выходного согласующего устройства, как правило, используется трансформатор на ферритовом сердечнике).

          Для обеспечения высокого КПД усилителя мощности в нем целесообразно использовать ключевой режим. Расчет такого усилителя проведем с использованием методики изложенной в (9) для одного плеча схемы.

           Исходные данные: рабочая частота , мощность в нагрузке , напряжение питания .

1)Для обеспечения высокой эффективности ключевого режима для усилителя мощности необходимо выбрать транзисторы,  которых удовлетворяет условию .

По справочнику  (16)  выбираем  транзистор  КТ961А. Находим:

 

          2) Принципиальная схема засчитываемого каскада показана на рис.5.3.

          3) Примем КПД выходного согласующего трансформатора , тогда мощность, которую должны отдать транзисторы каскада составит величину:

                    .

          Мощность от транзистора одного плеча соответственно составит величину:

                    .

          4) Расчет коллекторной цепи.

          4.1 Пикфактор формы коллекторного напряжения:

                     

где     - коэффициенты постоянной составляющей и первой гармоники относительно максимального значения в импульсах коллекторного тока ;

          .

          - коэффициенты постоянной составляющей и первой гармоники относительно максимального значения в импульсах коллекторного напряжения  при ;

          .

          - коэффициенты учитывающие изменение напряжения на коллекторе , обусловленные

          .

		Рис5.3. Схема выходного усилителя мощности

 

4.2 Максимальное напряжение на коллекторе :

                    .

          4.3 Электронный коэффициент полезного действия:

                   

4.4 Мощность потребляемая от источника коллекторного питания:

                    .

4.5 Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

                    .

          4.6 Постоянная составляющая коллекторного тока:

                    .

          4.7 Максимальная величина коллекторного тока:

                    .

          4.8 Сопротивление коллекторной нагрузки (в двухтактных схемах в расчете на один транзистор):

                   

          5) Расчет выходной цепи.

          5.1 Амплитуда базового тока:

                    ’

где     - коэффициент насыщения.

                    .

          5.2 Амплитуда напряжения на входе двухтактного усилителя с учетом автосмещения от постоянной составляющей тока базы   на  при нулевом внешнем смещении:

                    ,

где               .

          .

          5.3 Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

                    .

5.4 Входное сопротивление двухтактного усилителя:

                    .

          5.5 Мощность потребляемая от предыдущего каскада:                    .

          5.6 Коэффициент усиления по мощности:

                    .

          5.7 Таким образом для возбуждения двухтактного каскада необходима мощность:

                    .

5.4.Расчет выходного согласующего устройства.

В качестве выходных согласующих устройств в ультразвуковой технике, как правило, используются трансформаторы на ферритовых сердечниках. Поскольку рабочая частота достаточно низкая, то для расчета такого трансформатора воспользуемся методикой изложенной в (10). Принципиальная схема согласующего трансформатора на кольцевом ферритовом сердечнике изображена на рис.5.4.

          Исходные данные: мощность в нагрузке , ,

.

          1) Найдем произведение площади сечения магнитопровода  на площадь его окна:

                    ,

где     - коэффициент формы кривой;

          - коэффициент заполнения магнитопровода сталью;

          - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе;

          -плотность тока в обмотках трансформатора;

          - коэффициент заполнения окна медью.

                    .

          2) Выберем (с запасом) магнитопровод из феррита марки М2000НМ-1 типа К28*16*9, у которого наружный диаметр составляет- 28 мм., внутренний- 16 мм., высота- 9 мм., масса- 19 г.,

 .

3) Найдем число витков в первичной полуобмотке:

                    .

принимаем .

	Рис5.4.Схема выходного согласующего устройства

4) Найдем число витков во вторичной полуобмотке:

                    ,

где     ,

                    .

принимаем  .

          5) Найдем площадь сечения проводов обмоток:

                    ,

                    ,

где               .

                   

6) Диаметр проводов соответственно составит:

                   

          7) Для первичной обмотки выбираем провод ПЭЛ с  и . Для вторичной обмотки выбираем провод ПЭЛ с  и .

5.5.Расчет резонансного усилителя.

          Резонансный усилитель на полевом транзисторе является первым каскадом приемника. Для расчета этого усилителя воспользуемся методикой изложенной в (13,14). Принципиальная схема рассчитываемого каскада изображена на рис.5.5.

          Исходные данные: рабочая частота , собственное затухание контура , напряжение питания .

          1) По справочнику (16) выбираем транзистор КП303А и находим: 

 

          2) Рассчитаем Y-параметры транзистора КП303А на рабочей частоте:

                   

                   

                    ,

                    ,

                    ,

                     

                     

                    ,

          3) Рассчитаем элементы схемы питания транзистора при условии:. Выбранный режим: .

Диапазон изменения температуры .

          3.1 расчет сопротивлений резисторов  и :

          ,,

          , .

          3.2 Изменение тока затвора при изменении температуры:

                    ,

          3.3 Температурный дрейф тока стока:

                    ,

где     - барьерный потенциал;

          -температурный коэффициент барьерного потенциала;

          - температурный коэффициент удельного сопротивления канала.

           определяем по графическим зависимостям приведенных в (15) на рис. 2.6, 2.7 .

                    .         

                    .

          3.4 Находим коэффициенты нестабильности  и :

                    ,

                    .

3.5 Находим сопротивление делителя :

                    .

          Для обеспечения заданной стабильности тока стока сопротивление делителя должно быть меньше или равно 12 кОм.

          Примем .

          3.6 Расчет  и .

          Напряжение на затворе:

                    ,

                     ,

                    ,

                    .

          3.7 Расчет емкостей конденсаторов .

                    ,

          .

                    ,     

          .

          4) Выберем коэффициенты подключения контура к транзистору: .

          5) Определим параметры контура  и .

          5.1 Выбираем .

          5.2 Определим величину емкости контура :

                    ,

                    ,

                    ,

где     - выходная емкость каскада с ОИ;

- входная емкость следующего каскада;

          -паразитная емкость катушки;

          -емкость контура.

                   

          .

 

6) Определим резонансный коэффициент усиления каскада:

                               ,

где     - эквивалентное затухание контура каскада.

                   

                    .

          7) Определим устойчивый коэффициент усиления каскада, при коэффициенте устойчивости :

                    .

          .