Выбор транзисторов оконечного каскада.

Выбор транзисторов осуществим по трем параметрам:

1) Максимальная амплитуда напряжения между коллектором и эмиттером:

U _{КЭ макс}=2Е_К=2*(24+10%)=52.8(В);

2) Максимальная амплитуда коллекторного тока:

Приведенное сопротивление нагрузки при трансформаторной связи с ОУ:

3) Максимальная средняя мощность, рассеиваемая в коллекторном переходе каждого транзистора (при амплитуде коллекторного тока ):

, где мощность в приведенной нагрузке

По полученным значениям U_{КЭ макс}, I_{К макс}, P_К, а также диапазону рабочих температур выберем транзистор, параметры которого удовлетворяют условиям:

P_Кдоп>P_K, I_Кдоп>I_Кmax, U_Кдоп>U_Kэmax.

Выберем транзистор на основе кремниевых соединений с n-p-n переходом KТ819Б.

Предельные эксплуатационные данные транзистора KТ819Б.

U _КЭ=50 В,

I _К=10 А,

P_K (без радиатора при T<298K)= 1,5 Вт,

Т _{перехода}=423 К=150 °С.

Расчёт теплового режима транзистора.

По паспортным данным определяем, что максимально допустимая мощность рассеивания при температуре корпуса 333К равна 10 Вт, следовательно, радиатор не нужен.

Резисторы эмиттерных цепей выбираются из соотношения

, где

- максимальная крутизна транзисторов в партии,

=1,05…1,15 - допустимый разбаланс коллекторных токов транзисторов V6 и V7.

- технологический разброс коллекторных токов выходныхтранзисторов KТ819Б.

b_min =20, b_max =60 b_СР =40, h_11.Э =16 Ом, =1,1.

Тогда:

Примем R_э =R₁₄ = R₁₅ = 5,1 Ом.

Выберем резистор С2-33Н-2-5,1Ом-5%

Мощность, рассеиваемая на каждом резисторе:

Выберем резистор металлооксидный С2-23-2 Вт 5.1 Ом±5%.

Резистор цепи обратной связи:

Возьмем резистор углеродистый С2-23-0,25-910 Ом ±5%

Диод V5 выбирается таким, чтобы прямое падение напряжения на нём при токе было примерно равно .

Ток в цепи диода:

Максимальная амплитуда входного сигнала оконечного каскада:

R_д - дифференциальное сопротивление диода.

Выберем маломощный диод КД103Б с U_ПР=2 В, R_д=15 Ом, I_ПР=0,5 А.

Мощность, потребляемая оконечным каскадом от источника сигнала:

(Вт.)

Коэффициент усиления по мощности:

Ток, потребляемый оконечным каскадом от источника питания:

(А).

4.Расчет предоконечного каскада.

Мощность, необходимая для управления двигателем, обеспечивается оконечным каскадом. Предоконечный каскад должен обеспечить на выходе расчетное значение мощности входного сигнала оконечного каскада, а также максимальный коэффициент усиления по напряжению. Расчёт предоконечного каскада основан на достижении размаха выходного сигнала во всём диапазоне рабочих температур. Для увеличения коэффициента усиления по напряжению и для уменьшения индуктивности первичной обмотки согласующего трансформатора, и следовательно, его габаритов, выберем каскад, представленный на рисунке 3.

Рис. 3.

Приведенное сопротивление нагрузки каскада:

, где

и , причём мА.

Выберем мА.

- амплитуда выходного сигнала, где зададим

U_КЭ =(0,3…0,4) Е_К =0,35^.24=8.4 В,

DU_КЭ =(0,1…0,2) Е_К =0,15^.24=3.6 В,

U_Э =(0,1…0,2) Е_К =0,15^.24=3.6 В.

В.

Тогда:

А.

Ом.

Выберем тонкопленочный резистор общего применения

С2-33Н-0,25-120Ом-5%

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора V2:

(Вт).

По параметрам: I_К2≈ I_Э2=0,088 А, Р_к=1,1 Вт, U_KЭ2=11,4 В выберем транзистор с n-p-n переходом КТ819Б Предельные эксплуатационные данные транзистора КТ819Б

Входное сопротивление транзистора

КТ819Б в определяем по входной характеристике

h11э=105Ом

В этом случае приведенное сопротивление для каскада, включенного по схеме ОЭ

(Ом).

(Ом).

Выберем тонкопленочный резистор общего применения

С2-33Н-0,25-3кОм-5%

Суммарное сопротивление эмиттерной цепи:

, где коллекторный ток первого транзистора

(А).

Тогда (Ом).

P_K1 = U_KЭ ^. I_K1 =8,4*4,1*10^-3=33^.10^-3 Вт.

Исходя из предельных режимов работы транзистора V3, выбираем 2Т312А.

U _КЭ =30 В,

I _К =30 мА,

P_K =225 мВт,

Т _{окружающей среды} =213…398 К =-60…125 °С,

Т _{перехода} =423 К =115 °С.

b_min =12, b_max =100, b_СР =56

Коэффициент трансформации согласующего трансформатора:

.

Выберем трансформатор ТОТ111 с коэффициентом трансформации 2,4

Расчет элементов цепи смещения:

(А) – допустимое температурное изменение коллекторного тока в режиме покоя.

(мВ),температурное смещение входных характеристик.

- температурное приращение обратного тока коллектора для кремниевых транзисторов.

- температурное приращение коэффициента усиления тока в схеме с общим эмиттером для кремниевых транзисторов.

- значение при нормальной температуре (+20 °С).

Сопротивление базовой цепи, обеспечивающее заданную температурную стабильность режима равно:

Также R_Б должна удовлетворять следующему неравенству:

(Ом).

Примем R_б=27 000 Ом.

Значения резисторов цепи смещения:

(кОм),

Выберем тонкопленочный резистор общего применения

С2-33Н-0,25-180кОм-1%

(кОм).

Выберем тонкопленочный резистор общего применения

С2-33Н-0,25-30кОм-5%

Вследствие большого технологического разброса значения β транзисторов одного типа, коэффициент передачи по напряжению каскада также будет иметь значительный разброс при установке транзисторов без предварительного отбора. Для серийнопригодности проектируемого усилителя необходимо стабилизировать К_U. Стабилизацию значения К_U можно осуществить охватом ООС по напряжению одного или несколько каскадов. Рассмотрим стабилизацию коэффициента усиления по напряжению введением ООС по переменному току. Зададимся нестабильностью коэффициента усиления каждого каскада равным dК_U = 0.172, тогда требуемый коэффициент стабилизации:

, где db - относительный разброс коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ.

.

Величина сопротивления резистора ОС:

(Oм).

Выберем С2-33Н-0,25-62Ом-1%

(Ом).

Выберем С2-33Н-0,25-820Ом-5%

Коэффициент усиления по напряжению каскада охваченного ОС, в котором - сопротивление эмиттерной цепи по переменному току равно:

.

Входное сопротивление каскада: (Oм).

Выходное сопротивление:

(Ом).

Дата добавления: 2015-11-26