1. Разработка структурной схемы

Для того чтобы обеспечить заданный режим работы усилителя составляется структурная схема на основе типовой (рисунок 1.1).

Устройство содержит входное устройство ( Вх.У ) для передачи сигнала от источника (Ист. С) к входу первого каскада. Его применяют, когда непосредственное подключение источника сигна­ла к входу усилителя невозможно или нецелесообразно. Обычно входное устройство выполняется в виде трансформатора или RC-цепочки, предотвращающих прохождение постоянной состав­ляющей тока от источника к усилителю, или наоборот.

Предварительный усилитель (Предв. У) состоит из одного или нескольких каскадов усиления. Он служит для усиления входного сигнала до величины, достаточной для работы усилителя мощ­ности. Наиболее часто в качестве предварительных усилителей используют усилители напряжения на транзисторах.

Рисунок 1.1

Усилитель мощности (УМ) служит для отдачи в нагрузку необходимой мощности сигнала. В зависимости от отдаваемой мощности он содержит один или несколько каскадов усиления.

Выходное устройство (Вых. У) используется для передачи усиленного сигна­ла из выходной цепи усилителя мощности в нагрузку (Н). Оно применяется в тех случаях, когда непосредственное подключение нагрузки к усилителю мощности невозможно или нецелесо­образно. Тогда роль выходного устройства могут выполнять разделительный конденсатор или трансформатор, не пропускаю­щие постоянную составляющую тока с выхода усилителя в нагрузку. При использовании трансформатора добиваются согла­сования сопротивления выхода усилителя и нагрузки с целью достижения максимальных значений КПД и малых нелинейных искажений. В усилителях на основе интегральных схем избегают применения трансформаторов вследствие их больших габаритных размеров и технологических трудностей изготовления.

Источник питания (ИП) обеспечивает питание активных элементов усилителя.

Для обеспечения стабилизации требуемых параметров вводится цепь отрицательной обратной связи.

Основными признаками для классификации усилителей явля­ются диапазон рабочих частот и параметры, характеризующие его усилительные способности: ток, напряжение, мощность. Важней­шими техническими показателями усилителя являются: коэффи­циент усиления, входное и выходное сопротивления, диапазон усиливаемых частот, динамический диапазон, нелинейные, частот­ные и фазовые искажения. Усилители мощности характеризуются выходной мощностью и КПД.

Анализируя исходные данные, техническому заданию соответствует двухкаскадная схема усилителя мощности с использованием полевого и биполярного транзисторов со спектром частот канала ТЧ.

2. Разработка принципиальной схемы

Основным каскадом усиления является резисторный (рисунок 2.1), который выполнен на полевом транзисторе VT1 с управляющим р-n-переходом р – типа, включенный по схеме с общим истоком ОИ, что позволяет добиться максимальную мощность на выходе и высокого входного сопротивления, следовательно, осуществлять работу с высокоомными источниками входного сигнала. Для предотвращения попадания постоянной составляющей в цепь источника сигнала на входе предусмотрен разделительный конденсатор С_Р1. Для согласования с R_ВХ = 8,2 МОм в схеме предусмотрен резистор в цепи затвора R_З. Полевой транзистор работает при нулевом смещении и в классе А (линейный режим). Нагрузкой каскада по постоянному току является резистор стока R_С, параллельно которому включается корректирующий конденсатор С_К, служащий для расширения полосы пропускания в области верхних частот. Между каскадами предусмотрена гальваническая непосредственная связь.

Второй каскад собран на биполярном транзисторе VT2 типа p-n-p, включенный по схеме с общим коллектором ОК. Данная схема включения обеспечивает К_U2 . Для установки режима VT2 здесь требуется высокоомные резисторы Rд₁ и Rд₂. Использование резисторов R_Д1 и R_Д2 усложняет топологию гибридной ИМС и удорожает ее стоимость, поэтому в выбранной схеме их нет. Резистор в цепи эммитера R_Э, является нагрузочным и элементом обратной связи. Местную обратную связь применяют для стабилизации режима работы каскада (краткая характеристика: ООС параллельная по напряжению, нечастотнозависимая, по обеим составляющим сигнала).

Связь между усилителем и нагрузкой осуществляется через выходное устройство в качестве, которого используется разделительный конденсатор Ср₂.

В схеме предусмотрен источник сигнала U_ВХ (генератор) с внутренним сопротивлением R_Г.

Усилитель не может нормально функционировать без источника питания U_П.

Принципиальная схема усилителя с несимметричным входом и несимметричным выходом приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Усилитель с несимметричным входом и несимметричным выходом и БТ включенным по схеме с ОК