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:

1.3 Исходные данные согласно варианту:

Примечание: U_нср - среднее напряжение на нагрузке; I_нср - средний ток через нагрузку; q_ф - коэффициент пульсации выпрямителя с фильтром.

Значения коэффициентов расчета электрических величин.

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

1.4 Расчёт сопротивления нагрузки R_Н и средней мощности P_н, выделяемой на нагрузке.

1.5 Расчёт максимального обратного напряжения на диоде U_дmax и максимального прямого тока через диод I_дmax.

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

1.7 Расчёт коэффициента фильтрации S_кф и ёмкости фильтра С_ф.

1.8 Расчёт постоянной времени t_ф переходного процесса в фильтре

1.9 Выбор полупроводникового диода по результатам расчета.

В соответствии с полученными результатами был выбран выпрямительный диод (кремниевый) из «Справочника по электронике»

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

Группа: 6ПВК-II-28

Студент: Гаврилин Дмитрий

Вариант: А-4

2.1 Расчёт транзисторного усилителя

2.2 Расчётная схема транзисторного усилителя .

На схеме обозначены:

U_п - постоянное напряжение питания усилителя;

R_к - резистор в цепи коллектора;

R_э - резистор в цени обратной отрицательной связи по току;

C_э - конденсатор, шунтирующий резистор R_э по переменному ток;

R_Б1,R_Б2 - резисторы делителя напряжения а цепи базы;

C_Р1,C_Р2 - разделительные конденсаторы в цепях входного и выходного сигналов, соответственно;

R_н - резистор нагрузки;

E_вх - действующее значение ЭДС источника входного сигнала;

U_вх - действующее входное синусоидальное напряжение (входной сигнал);

U_вых - действующее выходное синусоидальное напряжение (выходной сигнал);

i_к - ток коллектора;

i_Б - ток базы;

i_Э - ток эмиттера;

i_н - ток нагрузки.

2.3 Исходные данные для расчёта согласно варианту.

U_п= 20 В (напряжение питания), ¦_В= 3^. 10⁴ Гц (высшая частота полосы частот усиливаемого сигнала) , I _км= 0.03 А; Е_вх=0.01 в;

R _н= 800 Ом

2.4 Предварительный выбор транзистора по таблице 6.

Используются неравенства

I_км < I’ _км ; U_п < U’ _кэм ; ¦_в < ¦ _гр

(где I_км - максимальный ток коллектора транзистора; U_п - постоянное напряжение питания усилителя; ¦_в - верхняя рабочая частота усилителя.)

Так как для транзистора КТ-801 , который имеет параметры

I’ _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)

2.5 Расчет параметров режима покоя

а) Коллекторный ток покоя;

I_кп = 0.5 I_км = 0.5 ^. 0.03 = 0.015 А

б) Ток покоя базы

где h ₂₁ - коэффициент усиления по току из таблицы 6.

в) Ток покоя эмиттера;

I_ЭП = I_КП + I_БП = 0.015 + 0.00025 = 0.01525 А

г) Напряжение покоя эмиттера (эмиттер - масса);

U_ЭП = (0.1 ¸ 0.2) / U_П = 0.2 / U_П = 0.2 / 20 = 0.01 В

д) Напряжение покоя коллектора - эмиттера;

U_КЭП=0.5*U_П - U_ЭП=10-0.01=9.99 В

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

P_ТП=U_КЭП*I_КП=9.99*0.015=0.149 Вт

2.6 Расчёт цепи R_Э, С_Э обратной отрицательной связи по постоянному току;

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

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

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

0.149< 5.00

неравенство выполняется следовательно транзистор выбран правильно .

2.8 Расчёт сопротивления R_K в цепи коллектора.

2.9 Расчёт сопротивлений R_Б1, R_Б2 делителя напряжения в цепи базы и напряжения смещения U_БЭП

R_б1 = h₂₁ ^. R_К = 60 ^. 1300= 78000 = 78 кОм

R_б2 » 0.25 ^. R_б1 = 0.25 ^. 78000 = 19.5 кОм

Напряжение смещения на базе

U_БЭП = U_RБ1 - U_ЭП = 4 - 0.01 = 3.99 В

2.10 Расчёт коэффициентов усиления усилителя .

а) По напряжению

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

2.11 Расчёт входного R_ВХ и выходного R_ВЫХ сопротивлений усилителя

Ом

2.12 Расчёт выходного напряжения

2.13 Построение входной , выходной

и переходной характеристик в масштабе

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

При этом