ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УНЧ

[МаэстроZ]

Рассчитать усилительный каскад напряжения по схеме с ОЭ (рис.1) графоаналитическим методом, если:
- нагрузкой является входное сопротивление последующего каскада сопротивлением R_Н = 30 Ом;
- требуемое напряжение на нагрузке U_{ВЫХ MAX} = U_{m Н} = 20 В;
- напряжение источника питания Е_ПИТ = 50 В;
- нижняя граница спектра частот усиливаемого сигнала f_Н = 90 Гц.
По результатам расчета выбрать по справочнику транзистор, построить графические иллюстрации работы каскада и рассчитать все элементы схемы.

рис.1.png (67.46 КБ) 1611 просмотров

1.Уточнение схемы включения
По условию нагрузка R_Н является внешним элементом по отношению к каскаду, поэтому она подключается к нему через разделительный конденсатор С_Р. При этом коллекторный резистор по схеме рис. 1 переобозначен символом R_К (рис.2)

рис.2.png (70.44 КБ) 1611 просмотров

2.Выбор транзистора

3.Выбор рабочей точки

Скрытый текст

Для просмотра скрытого текста необходимо быть авторизованным пользователем.

Строим нагрузочную характеристику через рассчитанную рабочую точку и точку E_ПИТ=50 В и I_k=0 A

выходные характеристики КТ802А.jpg (37.08 КБ) 1602 просмотра

По результатам построений рабочей точке соответствует входной ток покоя I_Б0≈18мА, которому на входной характеристике соответствует напряжение покоя U_ЭБ0=0,7 В

входные характеристики КТ802А.jpg (30.4 КБ) 1602 просмотра

4.Расчет резисторов коллекторной цепи
Точке пересечения нагрузочной прямой с вертикальной осью соответствует ток 1,6 А, тогда полное сопротивление резисторов коллекторной цепи

По номинальному ряду мощностей для серии С5-35В выбираем резистор RК мощностью 75 Вт и резистор RЭ мощностью 15 Вт.
5. Расчет резисторов цепи базового делителя
Хорошая термостабилизация каскада обеспечивается при условии R_Э ≥ R₂. Выбираем для резистора R₂ ориентировочное значение 5,1 кОм и выполняем его уточнение расчетом.

В точке «О» нагрузочной прямой ток базы I_Б0≈18мА, в точке «А»

Скрытый текст

Для просмотра скрытого текста необходимо быть авторизованным пользователем.

Тогда входное сопротивление транзистора по переменному току
[math]r_{вх}=\frac{U_{mБ}}{I_{mБ}}=\frac{0,03}{7\cdot 10^{-3}}=4,3 Ом
Сопротивление R2 более чем в 4 раза превышает входное сопротивление транзистора, не шунтирует входной сигнал и может быть принято равным 51 Ом.
На резисторе R1 падает напряжение [math]U_{R1}=E_{ПИТ}-U_{R2}=50-4,08=45,92 В
и по нему протекает ток [math]I_{R2}+I_{Б0}=90+18=108 мА
тогда [math]R_1=\frac{U_{R1}}{I_{R2}+I_{БО}}=\frac{45,92}{108 \cdot 10^{-3}}=425,19 Ом
Ближайшее значение по номинальному ряду Е24 составляет 430 Ом.
Мощность резистора R₂ составляет
[math]P_{R2}=90\cdot 10^{-3}\cdot 4,78=0,43 Вт
по номинальному ряду выбираем резистор мощностью 0,5 Вт (МЛТ-0,5)
Мощность резистора R₁ составляет
[math]P_{R1}=108\cdot 10^{-3}\cdot 45,92=4,96 Вт
по номинальному ряду выбираем резистор мощностью 50 Вт (С5-35В)
Емкость разделительного конденсатора С_Б в цепи базы
[math]C_Б\geq\frac{10}{2\pi\cdot f_н \cdot r_{вх}}=\frac{10}{2\pi\cdot 90 \cdot 4,3}=4113 \text{мкФ}
Емкость разделительного конденсатора С_Э в цепи эмиттера
[math]C_Э\geq\frac{10}{2\pi\cdot f_н \cdot R_Э}=\frac{10}{2\pi\cdot 90 \cdot 5,2}=3401 \text{мкФ}
Аналогично [math]C_р\geq\frac{10}{2\pi\cdot f_н \cdot R_н}=\frac{10}{2\pi\cdot 90 \cdot 30}=589 \text{мкФ}
Такой емкостью обладают электролитические конденсаторы. По справочнику выбираем их тип, например, конденсаторы К50-16. Ближайшие значения емкостей: для С_Б 4700мкФ, для разделительного С_Р конденсатора 680 мкФ, а для эмиттерного C^Э 3300 мкФ. По расчетам напряжение в цепи базы не превышает 4,78 В, а в цепи эмиттерного резистора 4,08 В. На этом основании конденсаторы можно выбрать на рабочее напряжение 6,3 В. По приведенным выходным характеристикам напряжение на коллекторе может достигать 35 В, поэтому, для обеспечения надежности, конденсатор С_Р выбираем из выпускаемых на напряжение 50 В (или 63В).