Б) технологический запас, учитывающий разброс параметров компонентов:
определим требуемый сквозной коэффициент усиления:
определяем число каскадов усиления по напряжению:
получили
;
определяем необходимость мер по согласованию цепей передачи сигнала в усилительном тракте.
Для уменьшения потерь в цепи источника сигнала входное сопротивление усилителя должно удовлетворять условию
Полный электрический расчет усилителя.
Расчет усилителя мощности.
Рис2.1.
На рис2.1. представлена схема усилителя мощности
Расчет начинают с выбора выходных транзисторов.Для этого сначала определяют ряд величин.
Находим мощность, которую должны отдать транзисторы выходного каскада с учетом потерь в цепях ООС:
Определим амплитудное значение переменного коллекторного напряжения транзистора VT2:
Вычисляем постоянное коллекторное напряжение в точке покоя транзистора Т2:
Uko2=Umk2+Ukmin2=6,63+1.1=7,73 В
Где Ukmin2 -минимальное коллекторное напряжение, отсекающее нелинейную часть выходных хар-тик транзистора, равное примерно 1…2 В
Определим напряжение источника питания:
Ев=2*Uko2=2*7,73=15,16 B
Выбираем источник питания Ев=18 В
Вычислим амплитуду переменного коллекторного тока транзистора Т2:
Определим максимальную мощность рассеяния на коллекторе транзистора Т2:
Ркмакс2=1.202*Р2уэ2=1.202*5,5=6,6 Вт
Выберем тр-ры Т2 и Т3 по след. Параметрам:
по Uк доп.=1.2*Ев=1,2*18=21,6 В
по Ik доп.=1.25*Imk2=1.25*1.658=2,073 A
По Рк доп.= более Ркмакс=более 6,6 Вт
По значению предельной частоты f (h21э)=3*fв=36 кГц
Выберем транзистор КТ816А :
Найдем ток покоя коллектора:
Определим среднее значения тока и мощность, потребляемые от источника питания коллекторными цепями транзисторов Т2 и Т3 при номинальной выходной мощности:
Ik ср.2-3=Ikm2/Pi=1.658/3.14=0.528 A
Po2-3=Eв*Ik ср2-3=18*0,528=9,5 Вт
Высчитаем КПД выходного каскада, по формуле:
%
Найдем ток покоя базы и максимальный ток базы, и их разность:
По входной характеристике транзистора найдем значения напряжения база-эммитер:
Ubo2=0.65 B
Ubmax2=1,5775 B
Амплитуда переменного напряжения на входе транзистора Т2 будет равна разности, т.е. примерно U maxB2=0,93 В
Определим входное сопротивление переменному току транзистора Т2:
R вх т2=UmaxB2/ImB2=0,93/66,2ma=14 Ом
Определим амплитуду напряжения возбуждения для верхнего и нижнего плеч выходного каскадов:
В
Найдем входное сопротивление плеч каждого каскада:
Ом
Мощность, требуемая для возбуждения выходного каскада:
Вт
Коэффициент усиления мощности и напряжения вых. Каскада:
раз
РАСЧЕТ ПРЕДВЫХОДНОГО ОДНОТАКТНОГО КАСКАДА
Постоянное коллекторное напряжение Uко1 транзистора Т1, работающего в режиме А, будет равно:
=9-0,65-0,5=7,85
В
Определим сопротивление резистора Rk1:
Ом
где Ik min1=0.05*ImB2
Найдем постоянный ток коллектора транзистора Т1:
А
Определим мощность рассеяния на коллекторе Т1:
Вт
Найдем амплитуду тока сигнала через Rk1:
А
Найдем суммарную переменную составляющую коллекторного тока Т1:
А
Найдем максимальное значение тока коллектора Т1:
А
С учетом полученных значений выбираем транзистор Т1 с малым напряж. Насыщения по следующим параметрам:
Р к доп.>5,77Bm
Uk dop> 19.2 B
Ik dop> 1.3*Ik max1 = 1.8 A
F h21Э > 60 kHz
Нам подходит транзистор КТ815А:
На выходной статической характеристике построим нагрузочную прямую по переменному току и найдем следующие значения:
мА
мА
мА
мА
мА
По входной характеристике находим соответствующие этим токам значения напряжений:
В
В
В
В
В
Находим входное сопротивление транзистора Т1 по переменному току:
Ом
Мощность, отдаваемая транзистором Т1, должна быть более 0,25 Вт:
Вт
РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СМЕЩЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО И ПРЕДВЫХОДНОГО КАСКАДОВ
Исходя из требуемого напряжения смещения транзисторов выходного каскада при нормальной комнатной температуре, найдем результирующее сопротивление параллельно соединенных Rт и Rш:
Ом
Поставим вместо резистора диод.
Расчет начнем с выбора Rэ1:
Ом
Применив сокращенную методику, найдем значения транзисторов R1 и Rб1:
Зададимся током базового делителя в районе (5…10)*Iбо1, т.е. 90 мА
Ом
Ом
Расчет коэффициента гармоник выходного и предвыходного каскадов и требуемой глубины общей ООС УМЗЧ для обеспечения заданного коэффициента гармоник:
Построим сквозную динамическую характеристику, найдя 5-7 точек по формуле:
0,71+0,075*4+0,00128*17,8=1,033
В
0,8+0,38*4+0,006*17,8=2,427 В
0,85+0,6*4+0,01*17,8=3,43 В
0,975+0,92*4+0,02*17,8=5 В
1,1+1,25*4+0,03*17,8=6,634 В
1,25+1,5*4+0,04*17,8=7,962 В
1,4+1,65*4+0,051*17,8=8,915 В
Найдем 5 мгновенных значений выходного тока двух плеч каскада с учетом коэффициента ассиметрии «в» плеч каскада ( в=0,15,,,02)
Imax=I’max(1+в)=1,65(1+0,18)=1,947 А
I1=I’1(1+в)=0,92*1,18=1,086 А
I0=I’0(2в)=0,075*0,36=0,027 А
I2=- I’1(1-в)=-0.7544 A
Imin=- I’max(1-в)=-1.353 A
A
A
A
A
A
Коэффициент гармоник выходного каскада будет равен:
