Реферат: Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом

Ток в цепи базы VT1 на границе насыщения

IB1=IK.нас1 / h21E.min1 =0.0019/50=0.000038 A.

Сопротивление резистора R3 в цепи обратной связи

R3 ≤ (h21E.min1 h21E.min2 – 1)*RP =(50*21-1)*320=335680 Ом

Выбираем резистор R3 МЛТ-0.125 330 кОм ±5% (мощность выделяющаяся на резисторе меньше 0.125 Вт). Ток в цепи обратной связи (если VT1 открыт а VT2 закрыт)

Ioc =IR3=(EK - UBE.нас1) / (R3 + RP) =(12-0.8) / (330000+320)=0.000034 A.

Определим сопротивление R1 из условия обеспечения заданного входного тока срабатывания усилителя. Усилитель срабатывает, если под воздействием входного тока транзистор VT1 из режима насыщения переходит в усилительный при котором ток в цепи базы пропорционален току в цепи коллектора. Составим для точки А выражение в соответствии с первым законом Кирхгофа

Iвх.ср.+ IB1 = IR1 + Ioc

Отсюда ток в резисторе R1 при срабатывании усилителя

IR1 = Iвх.ср.+ IB1 – Ioc = Iвх.ср.+ IKE.нас.1 / h21E.1 - Ioc

Определим величину тока в резисторе R1 при крайних значениях коэффициента передачи тока транзистора VT1:

IR1.max = 0.0003 + 0.0019/50-0.000034=0.000304 A.

IR1.min = 0.0003 + 0.0019/264-0.000034=0.000273 A.

Предельные значения сопротивлений резистора R1

R1min = (EK – UBЕ.нас1.) / IR1.max =(12-0.8) / 0.000304=36842 Ом.

R1max = (EK – UBЕ.нас1.) / IR1.min =(12-0.8) / 0.000273=41025 Ом.

Из расчета следует, что для обеспечения тока срабатывания усилителя в заданной точностью ±10% сопротивление резистора R1 подбираем при настройке схемы усилителя. Для дальнейших расчетов принимаем сопротивление резистора R1 39 кОм ±5%, при этом

IR1 = EK / R1 =12/39000=0.000308 A.

Мощность потребляемая усилителем от источника сигнала при срабатывании

Pср = Iвх.ср. * UBE0 =0.0003*0.1649=0.000049 Вт.

Определим величину сопротивления резистора R4 из условия, чтобы при запирании транзистора VT2 напряжение на нем не превысило максимально допустимое. При запирании VT2 на обмотке реле Р1, обладающей индуктивностью, наводится ЭДС самоиндукции, под воздействием которой открывается диод VD3. Будем считать, что ток IК.нас.2. замыкается по цепочке VD3 R4, создавая дополнительное падение напряжения. Следовательно, напряжение на запирающемся транзисторе VT2

UEK2.= EK + IК.нас.2. * R4 + UVD3 < UKE.max.

Отсюда, принимая прямое падение напряжения на диоде VD3 1v, получим

R4 < (UKE.max. - EK - UVD3 )/IK.нас2.=(45-12-1)/0.0334=958 Ом.

Выбираем резистор R4 МЛТ-0.125 910 Ом ±5%.

Выбираем диод VD3 Д223.

Максимальное постоянное напряжение эмиттер – база транзистора VT1 U=5v., поэтому для защиты от обратных напряжений включен диод VD1 . При появлении на входе усилителя обратных напряжений открывается диод VD1 , и напряжение между эмиттером и базой VT1 будет равно прямому напряжению на диоде VD1 . Для этой цели выбираем диод Д223.

Определяем мощность, потребляемую схемой усилителя от источника коллекторного питания. Если транзистор VT1 открыт, а VT2 закрыт, то суммарный ток IH потребляемый схемой, равен

IH = IR1 + Ioc + IK.нас1+ IR5 = 0.000308+0.000034+0.0019+0.002=0.004242 A.