1.8 Обгрунтування технологічності конструкції

Одним з основних принципів створення сучасних виробів радіопромисловості є проведення широкої уніфікації. Сенс уніфікації полягає в тому, щоб зменшити число найменувань елементів, з яких складається апаратура.

Технологічність конструкції радіоелектронної апаратури складається з можливості застосування в новому виробі стандартних і уніфікованих деталей; зменшення трудомісткості і часу при виготовленні апаратури; зменшення

матеріаломісткості; застосування широко поширеного устаткування для виготовлення апаратури; зменшення часу і витрат засобів на підготовку виробництва до випуску нової продукції; можливості механізації, автоматизації і роботизації виробництва.

У даному підсилювачі звукової частоти застосовуються велика кількість стандартних деталей (резистори, конденсатори, транзистори, і так далі).

Мала трудомісткість виготовлення даного підсилювача звукової частоти отримана шляхом застосування засобів механізації і уніфікації.

Устаткування, вживане для виготовлення даного приладу, є широко поширеним і є в наявності на більшості підприємств-виготівників друкованих плат. Виробництво даного пристрою є технологічним, оскільки не використовувалися нестандартні рішення в технологічному процесі.

Виходячи зі всього вищепереліченого, ми можемо однозначно сказати, що конструкція нашого приладу вийшла технологічна.

2. РОЗРАХУНОК ПІДСИЛЮВАЧА

2.1 Розрахунок основних параметрів для проектування

Проведемо розрахунок основних параметрів пристрою і доповнимо таким чином технічне завдання на проектування. Максимальна вхідна напруга: В. Максимальна вихідна напруга складає В. Коефіцієнт передачі за напругою підсилювача . Оскільки кОм, розроблюваний пристрій повинен забезпечувати роботу з джерелом сигналу, внутрішній опір якого кОм. Оскільки Ом, опір навантаження Ом. Вихідна потужність підсилювача визначається як Вт. Частотний діапазон роботи схеми визначається нижньою і верхньою робочими частотами. Нижня робоча частота: Гц. Верхня робоча частота: 200 кГц. Коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті смуги пропускання дБ. Коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті смуги пропускання  дБ. Температурний робочий діапазон пристрою: , де а С. Отже, потрібно спроектувати диференційний підсилювач з загальним коефіцієнтом гармонік Кг0,2%, та Коефіцієнтом послаблення синфазного сигналу (КПСС) дБ.

2.2 Розробка структурної схеми пристрою

Внаслідок низького вхідного опору підсилювача вхідний каскад можна виконати диференційним, на біполярних транзисторах (БТ). Коефіцієнт підсилення такого каскаду можна вибрати від 30 до 100 з наступним введенням сигналу від'ємного зворотнього зв'язку (ВЗЗ) для компенсації надлишкового коефіцієнту підсилення та зменшення коефіцієнту гармонік. При цьому здійснюється розширення смуги пропускання підсилювача. Вихідний каскад – двотактний витоковий повторювач на потужних польових транзисторах (ПТ), які забезпечують високий вхідний опір та низький коефіцієнт гармонік Кг.

З врахуванням вищесказаного структурна схема підсилювача набуде вигляду, представленого на Рисунок2.1.

Рисунок 2.1 – Структурна схема розроблюваного підсилювача

Тут ДК – диференційний каскад на біполярних транзисторах, ПКБТ – підсилювальний каскад на біполярних транзисторах, ВППТ – витоковий повторювач на польових транзисторах, КЗЗ – коло зворотнього звязку, RH - опір навантаження.

Оскільки розроблюваний підсилювач має дуже низьку робочу частоту fH =3 Гц, доцільно виконати його за технологією підсилювачів постійного струму (ППС), які в інтегральному виконанні відомі як операційні підсилювачі.

2.3 Розрахунок вихідного каскаду.

Для забезпечення високого вхідного опору вихідний витоковий підсилювач може бути виконаний за схемою, приведеною на Рис 2.1.

Рисунок 2.2 _Схема вихідного каскаду на ПТ

Тут VT1 – транзистор другого підсилювального каскаду, ЕЗМ – напруга зміщення, необхідна для забезпечення режиму роботи АВ вихідних ПТ VT2, VT3. Для потужних ПТ МДН-типу ЕЗМ 8 В. Оскільки в ТЗ немає вимог щодо забезпечення шумових характеристик, з метою спрощення, виберемо тип виконання ЕЗМ – стабілітронне.

Джерело струму І0 забезпечує робочий струм джерела напруги ЕЗМ та являє собою динамічне навантаження для транзистора VT1. При цьому така схема забезпечує високий коефіцієнт підсилення другого каскаду.

В якості вихідних транзисторів виберемо комплементарну пару IRF640/IRF9640 (аналоги КП640/КП9640), основні характеристики яких приведені в табл. 2.1 і 2.2.

Таблиця 2.1– Основні технічні характеристики транзистора IRF640 (n-канальний)

Назва параметра | Значення параметра

Напруга відсічки UCB | 200 В

Напруга відсічки U3B | 4 В

Початковий струм (при U3B = 0) | (25...250) мкА

Пряма крутість S (передавальна провідність) | (6,7...10) См

Вхідна ємність Свх | 1275 пФ

Вихідна ємність Свих | 400 пФ

Зворотня прохідна ємність Спр | 100 пФ

Максимально допустимі параметри

Прямий струм стоку ІС max | 18 А

Напруга заслін/витік U3B max | 20 В

Максимальна розсіювана потужність Pmax | 125 Вт

Транзистор IRF9640 має характеристики, що дещо відрізняються від IRF640, хоча і є його комплементарною парою.

Таблиця 2.2 – Основні технічні характеристики транзистора IRF9640 (p-канальний)

Назва параметра | Значення параметра

Напруга відсічки UCB_ | 200 В

Напруга відсічки U3B_ | ..._4 В

Початковий струм колектора (при U3B = 0) | (10...100) мкА

Пряма передавальна провідність S | 6,5 См

Вхідна ємність Свх | 1220 пФ

Вихідна ємність Свих | 207 пФ

Зворотня прохідна ємність Спр | 81 пФ

Максимально допустимі параметри

Прямий струм стоку ІС max | 11 А

Напруга заслін/витік U3B max | 30 В

Максимальна розсіювана потужність Pmax | 123 Вт

Перевіримо правильність вибору вихідних транзисторів. Необхідним є виконання умови Pвих 0,6 Pmax . Підставивши числові значення, отримаємо 56 73,8 (Вт) – умова виконується. Аналогічні умови за напругою і струмом:

UВИХ max 0,6 UCB max , 15 120 (В)

IВИХ max 0,6 ІC max , 3.7· 0,6·11 (А), 5,2 6,6 (А)

Отже, транзистори вибрані правильно.

В якості джерела струму використаємо схему, показану на Рис 3.2. В якості VT1 виберемо польовий транзистор з управляючим p-n переходом КП314А, основні характеристики якого наведені в табл. 2.3.

Рисунок 2.3 – Джерело струму на польовому транзисторі

Таблиця 2.3 – Основні технічні характеристики транзистора КП314А

Назва параметра | Значення параметра

Напруга відсічки U3B | 0,7...6 В

Початковий струм стоку ІС поч | (2,5...20) мкА

Передавальна провідність S | 4 мА/В

Струм стоку ІС max | 20 мА

Напруга витік/стік UСВ max