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 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 tф 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