Расчет полупроводникового выпрямителя с фильтром и транзисторного усилителя

Расчет полупроводникового выпрямителя с фильтром и транзисторного усилителя

МАТИ - Российский Государственный Авиационный Технологический

Университет им. К. Э. Циолковского

Кафедра “Микропроцессорные системы, электроника и электротехника”

Курсовая работа

“Расчет полупроводникового выпрямителя с фильтром и транзисторного усилителя” по дисциплине “Схемотехника”

Группа: 6ПВК-II-28

Студент: Гаврилин Дмитрий

Вариант: А-4

Выполнил “ “ 199 г.
Сдано на кафедру “ “ 199 г.
Проверил “ “ 199 г.

Группа: 6ПВК-II-28

Студент: Гаврилин Дмитрий

Вариант: А-4
1.1 Расчет полупроводникового выпрямителя с фильтром.

1.2 Расчётная схема согласно варианту:
[pic]
1.3 Исходные данные согласно варианту:

[pic]

[pic]
Примечание: Uнср - среднее напряжение на нагрузке; Iнср - средний ток через нагрузку; qф - коэффициент пульсации выпрямителя с фильтром.

Значения коэффициентов расчета электрических величин.
| |Коэффициенты расчета |
|Вид выпрямителя |К1 |К2 |К3 |К4 |m |q |
|Двухполупериодный |1.57 |1.57 |1.10 |0.80 |2.00 |0.67 |

Примечание. К1 - коэффициент расчета Uдmax; К2 - коэффициент расчета Iдmax;
К3 - коэффициент расчета U2; К4 - коэффициент расчета Pp; m - номер основной гармоники (гармоники наинизшей частоты) выпрямленного тока; q - коэффициент пульсации выпрямителя без фильтра.

1.4 Расчёт сопротивления нагрузки RН и средней мощности Pн, выделяемой на нагрузке.
[pic]

1.5 Расчёт максимального обратного напряжения на диоде Uдmax и максимального прямого тока через диод Iдmax.

[pic]

1.6 Расчёт действующих значений напряжений на первичной U1 и вторичной U2 обмотках трансформатора, коэффициента трансформации по напряжению nU, потребляемой мощности трансформатора Pp.

[pic]
1.7 Расчёт коэффициента фильтрации Sкф и ёмкости фильтра Сф.

[pic]
1.8 Расчёт постоянной времени (ф переходного процесса в фильтре

[pic]

1.9 Выбор полупроводникового диода по результатам расчета.

В соответствии с полученными результатами был выбран выпрямительный диод (кремниевый) из «Справочника по электронике»
| |Ток, мА |Напряжение, В | |
|Тип |максимальный |постоянный|максимальное|постоян|Диапазон |
|выпрямител|средний |обратный |постоянное |ное |рабочих |
|ьного |выпрямительны|ток Iорб, |обратное |прямое |температур|
|диода |й Iвп.ср.ma, |мА |Uобр.max, В |Uпр, В | |
| |мА | | | | |
|КД202А |5*103 |0.8 |35 |0.9 |-60 ( +130|

1.10 Графики работы выпрямителя с фильтром по расчётным данным в масштабе.
[pic]

Группа: 6ПВК-II-28

Студент: Гаврилин Дмитрий

Вариант: А-4
2.1 Расчёт транзисторного усилителя

2.2 Расчётная схема транзисторного усилителя .
[pic]

На схеме обозначены:
Uп - постоянное напряжение питания усилителя;
Rк - резистор в цепи коллектора;
Rэ - резистор в цени обратной отрицательной связи по току;
Cэ - конденсатор, шунтирующий резистор Rэ по переменному ток;
RБ1,RБ2 - резисторы делителя напряжения а цепи базы;
CР1,CР2 - разделительные конденсаторы в цепях входного и выходного сигналов, соответственно;
Rн - резистор нагрузки;
Eвх - действующее значение ЭДС источника входного сигнала;
Uвх - действующее входное синусоидальное напряжение (входной сигнал);
Uвых - действующее выходное синусоидальное напряжение (выходной сигнал); iк - ток коллектора; iБ - ток базы; iЭ - ток эмиттера; iн - ток нагрузки.
2.3 Исходные данные для расчёта согласно варианту.
Uп= 20 В (напряжение питания), (В= 3. 104 Гц (высшая частота полосы частот усиливаемого сигнала) , ( км= 0.03 А; Евх=0.01 в;
R н= 800 Ом

2.4 Предварительный выбор транзистора по таблице 6.

Используются неравенства

(км < (’ км ; Uп < U’ кэм ; (в < ( гр
(где (км - максимальный ток коллектора транзистора; Uп - постоянное напряжение питания усилителя; (в - верхняя рабочая частота усилителя.)

Так как для транзистора КТ-801 , который имеет параметры

(’ км = 2 ; U’ кэм =60 ; ( гр =107 , неравенства выполняются , то

выбираем транзистор КТ-801 (0.03 < 2; 20 < 60; 3 . 104 < 107)

Значения параметров транзистора

(справочные данные)
| |Тип |I’км,|U’кэм,|P’км,|(r, |h11, |h21, |h12,|h22,|
| | | | | |Гц |Ом |- | | |
| | |А |В |Вт | | | |- |См |
|5 |КТ801 |2.00 |60 |5.00 |107 |100 |60 |0.00|10-1|
| | | | | | | | |5 | |

2.5 Расчет параметров режима покоя а) Коллекторный ток покоя;

(кп = 0.5 (км = 0.5 . 0.03 = 0.015 А б) Ток покоя базы

[pic] где h 21 - коэффициент усиления по току из таблицы 6. в) Ток покоя эмиттера;

(ЭП = (КП + (БП = 0.015 + 0.00025 = 0.01525 А

г) Напряжение покоя эмиттера (эмиттер - масса);

UЭП = (0.1 ( 0.2) / UП = 0.2 / UП = 0.2 / 20 = 0.01 В

д) Напряжение покоя коллектора - эмиттера;

UКЭП=0.5*UП - UЭП=10-0.01=9.99 В

е) Мощность, выделяемая на транзисторе в режиме покоя(мощность рассеяния);

PТП=UКЭП*IКП=9.99*0.015=0.149 Вт
2.6 Расчёт цепи RЭ, СЭ обратной отрицательной связи по постоянному току;

а) Расчёт Rэ (сопротивление резистора в цепи обратной отрицательной связи)

[pic] б) Расчёт Сэ (емкость конденсатора в цепи обратной отрицательной связи)

[pic]

2.7 Проверка правильности выбора трансформатора по мощности рассеяния, используя неравенство PТП < P’ КМ ( где P’ КM =5 Вт из таблицы 6 для транзистора КТ-801, а PТП = 0.149 из расчетов)

0.149< 5.00 неравенство выполняется следовательно транзистор выбран правильно .

2.8 Расчёт сопротивления RK в цепи коллектора.

[pic]

2.9 Расчёт сопротивлений RБ1, RБ2 делителя напряжения в цепи базы и напряжения смещения UБЭП

Rб1 = h21 . RК = 60 . 1300= 78000 = 78 кОм

Rб2 ( 0.25 . Rб1 = 0.25 . 78000 = 19.5 кОм

[pic]

Напряжение смещения на базе

UБЭП = URБ1 - UЭП = 4 - 0.01 = 3.99 В

2.10 Расчёт коэффициентов усиления усилителя .

а) По напряжению

[pic] где , h21=60 - коэффициент усиления по току транзистора h11=100 - входное сопротивление транзистора h22=10-1 - выходная проводимость транзистора из таблицы
6. б) По току

K i = h21 = 60 в) По мощности

[pic]
2.11 Расчёт входного RВХ и выходного RВЫХ сопротивлений усилителя

[pic]

[pic] Ом
2.12 Расчёт выходного напряжения

[pic]
2.13 Построение входной [pic] , выходной [pic] и переходной [pic] характеристик в масштабе [pic]

2.14 Построение в масштабе временных графиков процесса усиления с использование исходных и расчетных данных и характеристик, построенных в п.
2.10.
При этом [pic]
[pic]

[pic]