7.Розрахунок кінцевого підсилювача

Вказані параметри може забезпечити безтрансформаторний двохтактний комплементарний підсилювач. Його схема зображена на рис. 9.

Рис.9.Схема безтрансформаторного двохтактного комплементарного підсилювача.

Розрахунок

Максимальне значення вихідної потужності, амплітуди вихідної напруги і струму споживання не можуть бути більшими наступних величин:

; ;

; ;

; .

Тип вихідних транзисторів підбираємо із слідуючих умов:

- потужність розсіювання ;

- максимально допустимий струм колектора ;

- максимально допустима напруга між колектором і емітером .

Вибираємо комплементарну пару транзисторів VT2 – типу КТ819А (n-p-n), а VT3 – типу КТ818 (p-n-p) в яких:

;

;

.

На сімействі вихідних характеристик транзистора КТ817 будуємо пряму навантаження (рис. 10).

Для цього на осі абсцис відкладаємо точку із значенням, рівним .

На осі ординат відкладаємо значення струму . З’єднуємо ці точки прямою. Це і буде прямою навантаження.

Рис. 10. Характеристика для розрахунку кінцевого підсилювача.

Вибираємо на прямій навантаження точку 0 (точка спокою). Струм спокою в цій точці складає , а напруга .

Вибираємо на навантажувальній характеристиці точку 1 – точку максимального струму. Максимальний струм в ній буде складати , а напруга . Визначимо амплітуду напруги і струму вихідного сигналу:

;

.

Визначимо максимальну вихідну потужність каскаду:

.

Постійна складова колекторного струму при максимальній вихідній потужності сигналу:

Це значення менше максимально допустимого струму колектора транзисторів КТ819 і КТ818, рівного 10 А.

Потужність розсіювання на колекторі кожного із транзисторів дорівнює:

що значно менша гранично допустимої потужності вказаних транзисторів – 60 Вт.

Ємність розділового конденсатора С1 вибираємо із умови:

,

де

С1 – ємність розділового конденсатора (мкФ);

- нижня частота робочого діапазону (Гц);

- опір навантаження (Ом).

;

Вибираємо електролітичний конденсатор ємністю 4000 мкФ на робочу напругу 20 В.

В зв’язку з тим, що ємнісний опір конденсатора збільшується при пониженні частоти, тоді на нижній частоті зменшується вихідна потужність на опорі навантаження. Тому необхідно розрахувати коефіцієнт частотних спотворень М_н на нижній частоті відтворюваного діапазону:

,

де

; ;

.

Коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті, які вносять транзистори VT2 і VT3 кінцевого підсилювача:

,

де

− гранична частота транзисторів КТ819 и КТ818.

.

Визначимо вхідний сигнал, який поступає на бази транзисторів VT2 і VT3 кінцевого підсилювача. Для цього на прямій навантаження визначимо струми бази в точці 0 ( ) і в точці 1 ( ).

, .

Відкладемо ці значення по осі ординат вхідної характеристики транзисторів і визначимо відповідне значення і :

, .

Так як в колі емітера транзисторів VT2 і VT3 кінцевого каскаду діє вихідний сигнал з амплітудою , який одночасно є напругою негативного зворотного зв’язку, то на вхід необхідно подати рівень, рівний:

Розрахуємо значення постійних напруг на електродах транзисторів VT2 і VT3. На емітерах постійна напруга в стані спокою повинна задовольняти такі умови:

і .

Приймемо .

Розрахуємо постійні напруги на базах. Напруга на базі VT2 буде дорівнювати:

.

Напруга на базі VT3 буде дорівнювати:

.

Вхідний струм кінцевого каскаду буде дорівнювати максимальному струму бази транзисторів VT2 і VT3, тобто . Так як в каскадах попереднього підсилення буде використовуватись операційний підсилювач у якого вихідний струм складає одиниці міліампер, то необхідно застосовувати допоміжний підсилювач – емітерний повторювач, зібраний на транзисторі VT1.

Робочий струм в робочій точці емітерного повторювача, який працює в класі А, повинен бути не меншим величини вхідного струму кінцевого каскаду. Приймемо значення постійного струму транзистора VT1 .

Знаючи напругу на базах транзисторів VT2 і VT3, а також значення струму розрахуємо величину резисторів R1 і R2:

;

.

Приймаємо в якості R2 стандартний номінал 90 Ом.

В якості транзистора VT1 вибираємо транзистор КТ603. На вихідній характеристиці (рис. 10) будуємо пряму навантаження.

Для цього на осі абсцис відкладаємо точку 1 зі значеннями Е_К = 12 В. Потім визначаємо режим транзистора в точці спокою. Напруга на транзисторі в точці спокою буде дорівнювати:

.

Струм в точці спокою як уже було прийнято . Відкладаємо точку 0 з вказаними вище координатами на вихідній характеристиці. Через точки 0 і 1 проводимо пряму навантаження. Відкладаємо в обидві сторони на осі абсцис від точки значення вхідної напруги . Визначимо робочу зону характеристики (проміжок між точками 2 і 3).

Рис. 11. Характеристики для розрахунку емітерного повторювача.

В точках 0, 2, і 3 визначимо значення струму бази транзистора VT1:

;

;

.

Вказані значення відкладаємо на осі ординат вхідної характеристики транзистора КТ603. По вхідній характеристиці визначаємо значення напруги між базою та емітером:

;

;

.

Визначимо параметри вхідного сигналу, який подається на базу емітерного повторювача VT1:

Вхідний струм дорівнює ;

Вхідна напруга сигналу буде дорівнювати сумі

і напруги входу кінцевого каскаду; .

Постійна напруга зміщення на базі VT1 дорівнює сумі

.

Перевіримо, що сума вхідної напруги сигналу і постійної напруги зміщення на базі VT1 не перевищує значення напруги живлення:

.

Вхідний опір емітерного повторювача дорівнює:

.

Напруга живлення Е_К = 12 В.