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.
В качестве транзистора VT1 выберем широко распространенный КТ 315 Д со следующими параметрами:
- максимальный ток коллектора IК MAX= 100 м А ;
- максимальное напряжение коллектор — эмиттер UКЭ MAX = 40 В ;
- максимальная рассеиваемая мощность транзистора PМАХ = 150 м Вт ;
- статический коэффициент передачи h21=50 .
Напряжение питания Uп примем равным 9 В , тогда для определения рабочего режима выберем две крайние точки : (UКЭ =Uп, Iк = 0) и (Uкэ= 0, IK), где UКЭ — напряжение коллектор — эмиттер , IK- максимальный ток в нагрузке:
Для нормальной работы транзистора выберем рабочую точку :
Тогда мощность, выделяющаяся в транзисторе :
,что не превышает максимальную рассеиваемую мощность транзистора PМАХ= 150 м Вт.
Мощность, потребляемая усилителем от источника питания :
Для схемы с общим эмиттером коэффициент усиления по току ki примерно равен статическому коэффициенту передачи h21.
Базовый ток транзистора :
Теперь определим номиналы резисторов :
,где IД-ток через делитель,
Коэффициент усиления по напряжению определяется как :
Отсюда входное сопротивление транзистора :
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 :
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.
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.
- Жеребцов И. П. Основы электроники. — Л.: Энергоатомиздат, 1989.
- Транзисторы: Справочник . — М.: Радио и связь, 1990.
- Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1990.
