Выбор и расчет элементов схемы электронного устройства и источника питания

4.1 Расчет усилителя мощности

 

Для подбора транзисторов нужно рассчитать следующие параметры:

(4.1)

Выберем значение напряжения U_Нmax = 4В.

(4.2)

где - амплитудное значение напряжения на сопротивлении нагрузки R_Н,

- амплитудное значение тока на сопротивлении нагрузки R_Н.

- мощность в нагрузке.

Для нормальной работы полевых транзисторов с индуцированным каналом и для получения достаточной амплитуды выходного сигнала, выберем биполярное питание от источников с .

Максимальная мощность, рассеиваемая одним транзистором, определяется по следующей формуле:

 

На основании рассчитанных выше значений подберем из справочной литературы комплементарные транзисторы для выходного каскада: мощный вертикальный n-канальный МОП транзистор КП746А (зарубежный аналог - IRF540) и мощный вертикальный p-канальный МОП транзистор КП785А (зарубежный аналог - IRF9540). Также одним из достоинств данных транзисторов является их относительно небольшая стоимость (< 0,3$).

Так как транзисторы являются комплементарными, то достаточно рассчитать одно плечо усилителя.

Коэффициент усиления по напряжению для полевого транзистора:

где , а S – крутизна, характеризующая управляющее действие затвора.

Исходя из приведенной в справочной литературе информации, а также из их стоко-затворных характеристик и выходных ВАХ, составим таблицу параметров транзисторов выходного каскада:

 

Таблица 4.1 Параметры мощных транзисторов выходного каскада

Транзистор	КП746А	КП785А	Среднее значение
Rси, Ом
S, А/В	1,2	0,8
Uси.max, В
Iс.max, А
Pmax, Вт

 

Возьмем в качестве данных для расчетов средние значения параметров мощных полевых транзисторов выходного каскада:

Следовательно:

C другой стороны коэффициент усиления по напряжению:

Откуда:

также

 

4.2 Расчет резисторов усилителя мощности

 

Будем подавать на затвор транзисторов 5 В для их нормальной работы. Резисторы и , и задают напряжение на затворе транзистора. Они являются делителями напряжения, поэтому

Подставляя значения:

Зададим значения .

Тогда .

 

4.3 Расчет избирательного усилителя

 

Зная, что

кГц

Можем найти

Пусть С = 47 нФ,

Тогда:

Для данного усилителя коэффициент усиления равен 500. Так как K=500, значит можно вычислить значения резисторов R₁ и R₂:

Задаем R₁=1 кОм. Тогда R₂ будет равно:

Выбор операционного усилителя.

Выбираем операционный усилитель КР1040 УД2.

Таблица 4.1 Параметры операционного усилителя KP1040 УД2

Тип	Напряжение питания, В	Iпотр, mA	Uвх, не более, В	Uвых, не более, В	Rн, не менее, кОм	Iвх, не более, мкА	Kус	Зарубежный аналог
КР1040 УД2	2…15		±15	22,5	0,008	2,5		L2724

 

Выбор резисторов.

Для схемы возьмем наиболее распространенные резисторы типа МТ, МЛТ или ОМЛТ, мощностью 0,125…2 Вт, с ТКС ± (10…12)(10e^-4)/K. Сопротивление резистора получаем умножением числа из стандартного ряда на 10 ⁿ, где n - целое положительное или отрицательное число.

Для резисторов установлены стандартные ряды номинальных значений: E6, E12, E24, E48, E96, E192. Число после E указывает количество значений сопротивлений для десятичного порядка. Каждый ряд характеризуется максимальным значением допуска.

R₁ = 1 кОм, R₂ = 499 кОм, R₃ = R₆ = 2 кОм, R₄ = R₅ = 1 кОм.