pa amplificatoare

7/28/2019 PA Amplificatoare

1/13

1

Calculul etajelor de amplificare dup tensiunei putere

I. Proiectarea unui etaj de amplificare dup tensiune pe tranzistor bipolar

conectat dup schema emitor comun

Pe fig.1 este prezentat schema unui etaj de amplificare dup tensiune

Metoda de calcul

Datele iniiale:Schema etajului; tensiunea la ieirea etajului (pe sarcin) Uies max; rezistenasarcinii Rs; frecvena limit de jos f; coeficientul distorsiunelor de frecven;tensiunea sursei Ec. Temperatura mediului +15...+25 C.

Gsii;- tipul tranzistorului necesar;

- regimul de funcionare a tranzistorului;- nominala rezistorului Re;

- nominala capacitii condensatorului de unt Ce;- nominalele rezistoarelor ce fac parte din divizorul de tensiune R1i R2;- nominala capacitii condensatorului C2;- nominala rezistorului Rc;- coeficientul de amplificare dup tensiune Ku.

Ec

Uint

Uie


2/13

2

Algoritmul de calcul

1. Alegem tipul tranzistorului innd cont de urmtoarele:a) Uce adm (1,1...1,3) Ec, unde Uce admvaloarea maxim admisibil a tensiuniintre colector i emitor;

b) Ic adm 2Is max = 2Uies max/Rs, unde Is maxamplituda maxim admisibil acurentului sarcinii, iar Ic admcurentul colectorului maxim admisibil.Pentru aa etaje de amplificare deobicei se utilizeaz tranzistoare de putere

mic.Se poate de menionat, c intervalului de temperaturi a mediului dat n condiiilelucrrii corespunde orice tranzistor, din aceast cauz influena temperaturii asupraregimului de funcionare a tranzistorului poate fi neglijat.Not: Pentru tipul tranzistorului ales, din drumarreprezentai familia de ieire acaracteristicilor volt-amperice statice i caracterisitca de intrare pentru Uce=-5V;

valorile coeficienilor de transferai curentului pentru schema emitor comun min

imax; valorile admisibile Uce amd, Ic adm, Pc amd.Dac n ndrumar este dat numai coeficientul de transfer al curentului pentruschemabaz comun , atunci aflm din urmtoare relaie =/(1-).

2. Regimul de funcionare a tranzistorului gsim dup dreapta de sarcin(caracteristica de ieire dinamic) construit pe familia de ieire a caracteristicilorstatice pentru scema emitor comun. Trasarea dreptei de sarcin este artat pe fig.2a.


3/13

3

Dreapta de sarcin este construit dup 2 puncte:punctul de repaus P i punctul 1care este determinat de valoarea tensiunii de alimentare Ec.

La rndul su punctul P are coordonatele: curentul de repaus Ic0i tensiunea de

repausUce0 (adic curentul i tensiunea ce corespund Uint max = 0).Putem scri Ic0=(1,05...1,20)Iies=(1,05...1,20)Is max, dar nu mai mic de 1mA i

Uce0=Uies maxUrest max, unde Urest maxtensiunea minim admisibil Uce.Pentru valori Uce


4/13

4

La alegerea regimului de funcionare a tranzistorului e necesar s se respectecondiia Ic minIc i=Ic0.

Dup cteva puncte construii curba puterii admisibile disipate de tranzistorPc adm=IcUce=const la temperatur normal Tnorm=+25C i convingei-v nasigurarea regimului termic normal al tranzistorului.

3. Gsim valorile Rci ReDup caracteristicile de ieire gsim Rcom=Rc+Re, unde rezistena comun n

circuitul colector-emitorRcom=Ec/I,

unde Icurentul, determinat de p.4, adic de punctul de intersecie dintre dreaptade sarcin i axa curenilor.Dac

Re=(0,15...0,25)Rc,

primim

25)(1,15...1,

RR comc ; Re=RcomRc

4. Dup caracteristica static de ieire gsim valorile maximale ale curentului itensiunii semnalului de intrare Iint max i Uint max necesare pentru asigurarea Uies max

Iint min=Ib min=min

mincI

; Iint max=Ib max=min

maxcI .

Atunci

Iint m=Ib m=2

II minbmaxb

Dup caracteristica static de intrare pentru schema EC la Uce=5V (fig 2b) ivalorile gsite Ib mini Ib maxaflai valoarea 2Uint m.

5. Gsim rezistena de intrare Rint a etajului dup curent alternativ (fr divizorulde tensiune R1i R2)

mint

mintint

I2

U2R

6. Gsim rezistena divizorului de tensiune R1i R2Din condiii

R12(4...6) intR , unde R12=21

21

RR

RR

n aa caz

0ce

21c

ee

21c1

IR

RE

IR

RER ;

211

2112

RR

RRR


5/13

5

7. Gsim coeficientul de stabilizare a funcionrii etajului

max

2121e

2121e

1

RR)RR(R

RR)RR(RS , unde

maxcoeficientul maxim de transfer al curentului tranzistorului.Pentru funcionare normal a etajului de amplificare coeficientul S nu trebuie s fiemai mare dect cteva uniti.

8. Gsim capacitatea condensatorului C2

1MfR2

1C

2ies

2 ;ciesT

ciesTies

RR

RRR , unde

Ries Trezistena de ieire a tranzistorului gsit dup caracteristicile de ieirepentru schema EC.

n majoritatea cazurilor Ries T>>Rc, din aceast cauz putem scri RiesRc+Rs.

9. Gsim capacitatea condensatorului Ce

ee

fR2

10C

10. Gsim coeficientul de amplificare a etajului dup tensiune

mint

m.iesU

U

UK


6/13

6

II. Proiectarea unui etaj de amplificare dup putere pe tranzistor bipolar

conectat dup schema emitor comun

Pe fig.3 este prezentat schema unui etaj de amplificare dup putere

Metoda de calcul

Datele iniiale:Schema etajului; puterea la ieirea etajului Pies; rezistena sarcinii Rs; frecvenalimit de jos f;coeficientul distorsiunelor de frecven; tensiunea sursei Ec.Temperatura mediului +15...+25 C.

Gsii;- tipul tranzistorului necesar;

- regimul de funcionare a tranzistorului;

- nominala rezistorului Re;

- nominala capacitii condensatorului Ce;- nominalele rezistoarelor ce fac parte din divizorul de tensiune R1i R2;- coeficientul de amplificare dup putere Kp;- coeficientul de transformare a transformatorului n;

- rezistena bobinei primare rT1i rezistena bobinei secundare rT2 atransformatorului;

- inductana bobinei primare a transformatorului L1;- aria suprafeei radiatorului de rcire Srac necesar pentru asigurarea regimuluinormal de funcionare a tranzistorului.

T

Ec

Uint

Uies


7/13

7

Algoritmul de calcul

1. Pentru a alege tipul tranzistorului e necesar de calculat puterea P0, care va fi

degajat pe tranzistor:

k0 /PP , unde

kcoeficientul de utilizare a tranzistorului )45,0...35,0( k , cu ct e mai maretensiunea de alimentare, cu att e mai mare i k; P

puterea degajat detranzistor: Ties /PP . Randamentul transformatorului T este 0,7...0,9.

Aproximativ gsesc cderea de tensiune pe rezistena activ a bobineiprimare a transformatorului rT1 i pe rezistorul Re

cRr E)3,0...2,0(UUU e1T .

Atunci, cderea de tensiune maxim posibil pe tranzistor va fi

k

c

maxce

UEU

Dup valorile obinute P0i Uce max se alege tranzistorul din ndrumar.Not: Pentru tranzistorul ales din ndrumar alegei curentul admisibil alcolectorului Ic adm, tensiunea admisibil pe colectorUce adm, puterea maximdisipat pe tranzistor Pc adm, coeficientul minim de transfer min, curentul iniial alcolectorului Ic i, rezistena termic rTT, temperatura maxim admisibil a jonciuniicolector TTM.

Reprezentai familia de ieire a caracteristicilor volt-amperice statice icaracterisitca de intrare pentru Uce=-5V, construii hiperbola puterii disipate

ceadm.cc U/PI

2. Pe caracteristicile statice de ieire (pentru schema EC) gsii poziia puctului deP, punctul de funcionare (fig. 4a). Pentru aceasta gsii tensiunea pe colector

pentru Uint m=0 i curentul de repaus al colectoruluiUEU c0ce ; 0ce00c U/PI

Prin punctele obinute P (Uce0, Ic0) i punctul 4 cu coordonate (Uce=Uce max, Ic=0)trasai dreapta de sarcin.


8/13

8

Pentru determinarea regiunii de fucionare de pe dreapta de sarcin se introducetensiunea de rest Urest(ca i n cazul precedent Urest=1V) i curentul minim alcolectorului Ic minIc i (Ic icurentul iniial al colectorului).Dup valoarea Urestgsesc pe dreapta de sarcin poziia punctului 2 i coordonataei Ic max. E necesar ca Ic max


9/13

9

Dup ce a fost ales regimul se verific asigurea puterii necesare Piesde ctreregimul ales.

n corespundere cu dreapta de sarcin construit gsim

8

I2U2P m.cm.c1

Dac regimul este ales corect, atunci Ties1 /PP . Dac aceata condiie nu serespect, atunci trebuie de mrit nclinarea dreptei de sarcin.Trebuie de avut in vedere c dreapta de sarcin nu trebuie s prseasca regiuneace se afl n limitele hiperbolei puterilor admise.Dup ce se calculeaz valoarea maximal i minimal a curentului de intrare

min

maxcmaxb

II ;

min

mincminb

II

care se fixeaz pe caracteristica static de intrare (fig 4b)

Dup punctele 1 i 2 a caracteristicii de intrare gsesc valoarea maximal Ube max iminimal Ube min a tensiunii pe baz i amplituda maxim a tensiunii semnalului deintrare.

n continuare se calculeaz puterea semnalului de intrare

8

I2U2P m.bm.bint

i rezistena de intrarea tranzistorului dup curent alternativ

m.b

m.bint

I2

U2R

3. Rezistena circuitului emitorului Reo gsim dup cderea de tensiune pe acestrezistor. Considerm pentru circuitul analizat U)5,0...3,0(U

eR, atunci

0c

R

eI

UR e

4. Capacitatea condensatorului ce unteaz rezistorul Re, o gsim din relaia

ee

fR2

1C

5. Rezistena divizorului dup curent alternativ

21

2121

RR

RRR , trebuie

s satisfac urmtoarea condiie int21 R)12...8(R , atunci

e0c

21c1

RI

RER ;

211

2112

RR

RRR

6. Coeficientul de amplificare dup putere


10/13

10

intiesP P/PK

7. Pentru calculul coeficientului de transformare a transformatorului dup dreaptade sarcin (fig. 4a) gsim valoarea rezistenei a sarcinii colectorului dup curentalternativ

I/UR maxcec ,

atunci coeficientul de transformare va fi

Tc

s

R

Rn

8. Rezistenele bobinelor transformatorului

)1(R5,0r Tc1T ;T

Ts2T

1R5,0r

9. Inductana bobinei primare

1Mfn2

rRL

22

2Ts1

10. Aria suprafeei radiatorului de rcire Srac

TT0MTM

0rac

rPTT

P)1500...1200(S , unde

TTMtemperatura maxim admisibil a jonciunii colector; TMtemperaturamaxim admisibil a mediului nconjurtor


11/13

11

III. Prezentai i explicai principiul de funcionare a unui circuit real printreelementele cruiea se gsete unul din cele dou tranzistoare utilizate n punctele Ii II.


12/13

12

Tab. 1Nr. variantei Uies.max ,V Rs ,Ohm F, Hz M Ec , V

1 1,8 320 140 1,20 6

2 3,6 480 200 1,15 9

3 3,5 560 230 1,10 12

4 3,2 580 240 1,10 9

5 3,1 550 100 1,25 96 3,0 540 180 1,25 9

7 2,8 520 170 1,20 9

8 2,7 500 160 1,15 9

9 2,5 480 150 1,30 9

10 2,3 450 140 1,20 6

11 2,1 400 120 1,15 6

12 2,0 350 90 1,30 6

13 1,7 250 70 1,15 6

14 3,4 600 150 1,15 12

15 4,0 590 170 1,20 1216 3,4 550 140 1,20 12

17 6,0 350 150 1,25 15

18 4,0 250 120 1,30 9

19 3,0 600 100 1,25 9

20 2,0 400 90 1,30 6

21 10 450 200 1,15 24

22 2,4 600 180 1,10 6

23 1,6 280 160 1,10 6

24 2,2 440 110 1,15 6

25 2,5 200 60 1,20 6

26 3,8 300 80 1,20 9

27 1,5 200 70 1,10 12


13/13

13

Tab. 2Nr. variantei Pies ,Wt Rs ,Ohm F, Hz M Ec , V

1 4,0 3 110 1,20 9

2 1,5 15 110 1,15 24

3 1,5 19 110 1,12 24

4 1,5 18 200 1,20 24

5 1,5 17 200 1,25 246 2,0 16 200 1,20 12

7 2,0 15 160 1,25 12

8 2,0 14 160 1,20 12

9 2,0 13 160 1,12 20

10 2,5 12 100 1,15 18

11 2,5 11 100 1,20 18

12 2,5 10 100 1,14 12

13 4,0 13 200 1,12 24

14 1,5 8 120 1,20 12

15 1,0 15 160 1,20 616 0,5 12 140 1,14 12

17 2,5 4 120 1,12 9

18 0,9 10 60 1,20 6

19 2,0 6 110 1,15 12

20 3,0 5 100 1,12 24

21 1,0 3 90 1,14 6

22 1,8 9 70 1,20 18

23 2,0 4 90 1,14 12

24 1,8 6 100 1,12 24

25 1,5 55 130 1,18 9

26 1,0 5 180 1,20 12

27 1,5 10 110 1,13 9

pa amplificatoare

Documents