Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания

Расчет усилителя низкой частоты с блоком питания

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.