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: 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.
1.5 Расчёт максимального обратного напряжения на диоде Uдmax и максимального прямого тока через диод Iдmax.
1.6 Расчёт действующих значений напряжений на первичной U1 и вторичной U2 обмотках трансформатора, коэффициента трансформации по напряжению nU, потребляемой мощности трансформатора Pp.
1.7 Расчёт коэффициента фильтрации Sкф и ёмкости фильтра Сф.
1.8 Расчёт постоянной времени 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»
Ток, мА Напряжение, В
Тип выпрямительного диода максимальный средний выпрямительный Iвп.ср.ma, мА постоянный обратный ток Iорб, мА максимальное постоянное обратное Uобр.max, В постоянное прямое Uпр, В Диапазон рабочих температур
КД202А 5*103 0.8 35 0.9 -60 +130
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:
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) , I км= 0.03 А; Евх=0.01 в;
R н= 800 Ом
2.4 Предварительный выбор транзистора по таблице 6.
Используются неравенства
Iкм < I’ км ; Uп < U’ кэм ; в < гр
(где Iкм - максимальный ток коллектора транзистора; Uп - 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)
Тип I’км,
А U’кэм,
В P’км,
Вт r,
Гц h11,
Ом h21,
- h12,
- h22,
См
5 КТ801 2.00 60 5.00 107 100 60 0.005 10-1
2.5 Расчет параметров режима покоя
а) Коллекторный ток покоя;
Iкп = 0.5 Iкм = 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;
IЭП = IКП + IБП = 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)
б) Расчёт Сэ (емкость конденсатора в цепи обратной отрицательной связи)
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.
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
Напряжение смещения на базе
UБЭП = URБ1 - UЭП = 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 RВХ и выходного RВЫХ 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