Техническое задание.
Рассчитать схему усилителя низкой частоты с блоком питания.
Исходные данные:
коэффициент усиления по напряжению — 80;
верхняя граничная частота — 10 кГц;
нижняя граничная частота — 300 Гц;
параметры нагрузки : — сопротивление — 200 Ом, емкость — 6800
……. ;
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.[pic]
В качестве транзистора VT1 выберем широко распространенный КТ
315 Д со следующими параметрами:
максимальный ток коллектора I К MAX = 100 м А ;
максимальное напряжение коллектор — эмиттер U КЭ MAX = 40 В ;
максимальная рассеиваемая мощность транзистора P МАХ = 150 м Вт ;
статический коэффициент передачи h 21 [pic] 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 = [pic] = [pic] = 45 (м А).
Для нормальной работы транзистора выберем рабочую точку :
I K0 = [pic] = [pic] [pic] 23 (м А),U КЭ0 =[pic] = [pic] = 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 = [pic] = [pic] = 0.46 (м А).Теперь определим номиналы резисторов :
R1 [pic] , R2[pic] , R3 [pic] , где
I Д — ток через делитель, I Д [pic] 4* I Б0 .R1 [pic] [pic] 3.9 (к Ом) ,
R2 [pic] [pic] 560 (Ом) ,
R3 [pic] 1 (к Ом) .
Коэффициент усиления по напряжению определяется как : k u =
[pic].
Отсюда входное сопротивление транзистора :
R ВХ = [pic] = [pic] = 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 [pic] = 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.
[pic]
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.
