1 Выбор принципиальной схемы

Определяется максимальная мощность P_вх сигнала на входе усилителя, которую можно получить при равенстве входного сопротивления R_вх усилителя и внутреннего выходного сопротивления R_ген источника сигнала:

(1.1)

где e_ген  величина ЭДС источника сигнала;

R_ген  внутреннее сопротивление источника сигнала.

Требуемый коэффициент усиления по мощности всего усилителя:

(1.2)

где _p=(1,11,3)  коэффициент запаса по мощности;

 мощность, выделяемая в нагрузку.

Выражается коэффициент усиления в децибелах по формуле:

(1.3)

Определяется ориентировочное число каскадов, считая, что каждый каскад может обеспечивать усиление мощности примерно на 20дб.

(1.4)

Коэффициент усиления по напряжению усилителя должен быть равен

(1.5)

Составляется структурная схема усилителя (рисунок 1.1):

Рисунок 1.1  Структурная схема усилителя:

ВхК  входной каскад, обеспечивающий главным образом согласование с источником сигнала;

ПК  промежуточный каскад;

ПОК  предоконечный каскад;

ВК  выходной сигнал, работающий непосредственно на нагрузку

На данном этапе схема является ориентировочной, поскольку после выполнения расчетов может потребоваться корректировка этой схемы в силу ряда причин. Например, окажется недостаточным коэффициент усиления по напряжению, или термостабильность и т.п.

При составлении принципиальной схемы следует предусмотреть развязку первых каскадов (ВхК и ПК) и выходного каскада по цепям питания. Развязка достигается обычно постановкой RC-фильтров в цепь питания, либо применения гасящего сопротивления и стабилитрона, шунтированного конденсатором (22-77)нФ.

Расчет усилителя всегда начинают с выходного каскада. Он ведется, как правило, графоаналитическим методом. После определения требуемых значений напряжения, тока и мощности входного сигнала выходного каскада приступают к расчёту предыдущего каскада  предоконечного.

Рассчитав предоконечный каскад и определив указанные выше величины, приступают к расчёту промежуточного каскада, а уже после этого  к расчёту входного каскада.

Завершается расчёт всего усилителя определением величин разделительных и блокировочных ёмкостей, величин индуктивностей первичных обмоток трансформаторов, а также расчётом элементов цепи обратной связи.

2. Расчет выходного каскада

Расчет выходного каскада заключается в решении следующих основных задач:

составлении принципиальной схемы выходного каскада, позволяющей реализовать требуемые коэффициенты усиления сигнала по мощности и напряжению, а также обладающей к.п.д. не менее 3545%;

подборе транзисторов, исходя из требуемой мощности P_н в нагрузке, температуры окружающей среды t_в и заданного либо выбираемого напряжения E_п источника питания;

выборе оптимальных режимов работы транзисторов по постоянному току, обеспечивающий иалый уровень нелинейных искажений и обладающих хорошей термостабильностью;

определении электрических параметров выходного каскада по переменному току (входного сопротивления, коэффициентов усиления по току, напряжению и мощности, амплитуд токов и напряжений, необходимых для раскачки и т.д.)

нахождении минимально-необходимой площади S радиаторов.

Рисунок 2.1  Бестрансформаторный выходной каскад