Расчет параметров усилителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Усилитель низкочастотной части радиовещательного приемника. Имеется в виду транзисторный радиовещательный приемник второго класса, питаемый от гальванических элементов. Номинальное входное напряжение и внутреннее сопротивление источника сигналов определяются данными детекторного каскада приемника. Указанные особенности усилителей различного назначения должны быть учтены при выборе технических решений.

По заданным требованиям получить выходную мощность 1,45 Вт. Необходимо использовать двухтактный оконечный каскад, который является усилителем мощности и в нагрузку выделит ту мощность, которую необходимо иметь по расчету.

Для возбуждения оконечного каскада необходим предоконечный каскад, который на своем выходе обеспечит сигнал необходимой амплитуды и мощности для возбуждения оконечного каскада.

Для того чтобы усилить сигнал от детектора приемника, необходим каскад предварительного усиления, обладающий значительным коэффициентом усиления по напряжению.

Для того чтобы обеспечить указанный в техническом задании коэффициент гармоник усилителя, все каскады усилителя необходимо охватить общей петлей отрицательной обратной связи по напряжению последовательного типа. Для согласования сопротивления источника сигналов с входом усилителя необходимо предусмотреть входную цепь.

Таким образом, структурная схема рассчитываемого усилителя будет иметь вид:

Сф Rф Е=2Ек

1. Расчет оконечного каскада

В оконечном каскаде будем использовать современную схему, а именно двухтактный оконечный каскад на составных транзис-торах.

В связи с тем, что наиболее экономичным режимом усилителя, обеспечивающим значительный КПД и в тоже время коэффициент гармоник значительно меньше, чем в режиме В, транзисторы оконечного каскада будут работать в режиме АВ.

Расчет оконечного каскада будем вести на одно плечо, так как транзисторы в указанном режиме (глубокий режим АВ) работают поочередно, а мощность в нагрузке выделяют непрерывно.

Начнем расчет оконечного каскада по семейству входных и выходных характеристик мощного транзистора VT2 типа КТ816.

Общая схема оконечного и предоконечного каскадов

каскад предконечный усилитель оконечный

1.1 Расчет оконечного каскада по выходным и входным цепям

В качестве мощных транзисторов VT2, VT4 используются транзисторы типа КТ816 (КТ817), а в качестве маломощных-комплементарная пара КТ502 (КТ503).

Расчет по выходной цепи включает в себя следующие операции:

Определение амплитуды коллекторного напряжения:

Определение напряжения коллекторного питания одного плеча:

При этом напряжение источника питания

Расчет максимального импульса коллекторного тока

Определение исходного коллекторного тока с расчетом, что

транзисторы работают в режиме класса АВ, близком к В, то есть

Строим динамическую характеристику по точкам:

Для точки 0:

Для точки 1:



Для точки 2:

Для точки 3:

Далее на графиках входных и выходных характеристик транзисторов VT2, VT1 графически с помощью опорных точек 0,1,2,3 строим динамическую характеристику и определяем координаты точек.

Определение амплитуды напряжения на входе составного транзистора:

Uвхсост = Uвхm = Uвхm1 = Uбm1 + Uбm2 + U2km =

=(Uбэмах1 - Uбэ01) + (Uбэмах2 - Uбэ02) + U2km =

= (0,68 - 0,51) + (0,89 - 0,67) + 4,17 = 4,56 В

Расчет коэффициента передачи по напряжению:

Определение входного сопротивления составного транзис-тора VT1_VT2:

Iбm1 = Iбmax - Iб01 = 0,23 - 0,02 = 0,21 мА

Входная мощность, необходимая для возбуждения оконечного каскада на составных транзисторах:

Расчет коэффициента усиления по мощности:

Энергетические показатели оконечного каскада:

Коэффициент полезного действия:

Определяем необходимое количество диодов в оконечном каскаде:

1.2 Расчет коэффициента гармоник оконечного каскада

Коэффициент гармоник оконечного каскада рассчитывается по сквозной динамической характеристике

Которая строиться на основе выходных и входных характеристик транзисторов VT1 и VT2.

Находим ток покоя транзистора предоконечного каскада:

Поэтому принимаем его равным 1мА.

Находим сопротивление в цепи коллектора предоконечного каскада:

Исходя из формулы

строим таблицу для построения сквозной динамической характеристики

	точка 1	точка 2	точка 3	точка 0
Ik2*Rн, В	4,17	2,88	1,2	0,12
Iб1, мА	0,23	0,12	0,1	0,02
Iб1*Rкпок, В	1,104	0,576	0,48	0,096
Uбэ2, В	0,89	0,85	0,8	0,67
Uбэ1, В	0,68	0,64	0,62	0.51
Eист., В	6,85	4,95	3,1	1,4

Далее определяем

и по графику находим значение

График сквозной динамической характеристики:

Для расчета коэффициента гармоник используем метод пяти орди-нат. Пять значений коллекторного тока определяются, исходя из токов транзистора VT2 на основе следующих выражений:

Коэффициент асимметрии b=0,1 и характеризует степень различия токов транзистора в плечах оконечного каскада

Далее рассчитываются гармонические составляющие токов, делается проверка и рассчитывается коэффициент гармоник

2. Расчет предоконечного каскада

Сопротивление эмиттера рассчитывается как

По справочнику определяем для транзистора КТ 502А параметр

Находим коэффициент усиления по току

Находим сопротивление базы для кремниевых транзисторов

Входное сопротивление транзистора ПОК

Находим сопротивление коллекторной нагрузки ПОК по пере-менному току

Входное сопротивление предоконечного каскада

Найдем номиналы делителя напряжения ПОК:

находим по справочнику.

Глубина ОС, образуемой резистором Rэ:

Находим эмиттерную емкость транзистора ПОК:

Находим переходную емкость между предоконечным и ПОК каскадами:

Расчет предоконечного каскада завершается определением коэффициента усиления по напряжению и амплитуды напряжения на входе ПОК

3. Расчет каскада предварительного усиления

Схема каскада предварительного усиления

Предварительное усиление осуществляет резисторный каскад, представляющий собой простейший каскад с широкой полосой равно усиливаемых частот. В качестве каскада предварительного усиления низкочастотной части радиовещательного приемника для получения высокого входного сопротивления около 2 МОм целесообразно использовать каскад на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком. При этом каскад имеет коэффициент усиления по напряжению порядка до 10 раз. В целях снижения шумов следует выбирать транзистор с управляющим p-n переходом как имеющий малый коэффициент шума - КП 103.

По справочным данным найдем его характеристики и рассчитаем параметры схемы.

Сопротивление нагрузки каскада:

Сопротивление в цепи истока:

Коэффициент усиления каскада по напряжению в пределах рабочих частот:

Где S=6 мА/В - статическая крутизна транзистора по току из справочника, а

Где R вхсл - входное сопротивление предоконечного каскада.

В указанных частотных пределах входное сопротивление каскада равно сопротивлению затвора, а его выходное сопротивление равно сопротивлению стока. Температурная стабилизация вследствие относительно малой температурной зависимости тока Iсо, а также ввиду некритичности положения исходной рабочей точки в каскаде с малыми амплитудами напряжений и токов сигнала может не предусматриваться.

Сопротивление в цепи истока:

Находим емкость в цепи транзистора каскада предварительного усиления:

Находим входную емкость между входными цепями и каскадом предварительного усиления:



4. Выбор глубины обратной связи и расчет ее цепи

Для определения требуемой глубины обратной связи на средних частотах обычно используется следующая формула:

Отсюда если подставить в формулу для А коэффициенты гармоник в долях единицы, то получим:

Далее принимаем А=5, тк при глубине ООС, меньшей 5, связь не эффективна.

Как известно для улучшения параметров усилителя применяют общую обратную связь, охватывающую все каскады.

Поскольку режим работы громкоговорителей, представляющих собой нагрузку рассматриваемых усилителей звуковых частот, определяется подводимым к ним напряжением, следует применять ООС по напряжению, стабилизирующую выходное напряжение усилителя при изменениях его сопротивления нагрузки и снижающую вносимые усилителем искажения этого напряжения.

Цепь общей ОС по напряжению представляет собой обычно активный делитель, подключенный параллельно сопротивлению нагрузки усилителя или параллельно какой-либо другой цепи с напряжением, пропорциональным выходному напряжению усилителя.

Расчет цепи общей ООС выполняется следующим образом:

Находим требуемый коэффициент передачи цепи обратной связи:



Общее сопротивление делителя:

Далее рассчитываем:

Схема последовательного введения общей ООС и фильтра во входную цепь первого каскада усилителя

5. Расчет входной цепи усилителя

Основным видом входной цепи усилителя звуковых частот является простейшая несимметричная входная цепь, представляющая собой по существу конденсатор, связывающий источник сигналов с входным каскадом усилителя по переменному току и разделяющий их цепи по постоянному.

Для резистивно-емкостной схемы входной цепи коэффициент передачи по напряжению:

6. Проверка чувствительности усилителя

Целью проверки чувствительности усилителя является установления справедливости неравенства

Указанные напряжения рассчитываются по формулам:

Из приведенных выше формул видно, что

Амплитуда напряжения, которое необходимо подать на вход транзистора первого каскада усилителя с учетом действия общей ОС, чтобы получить на его выходе номинальную расчетную мощность должно быть меньше, чем амплитуда напряжения, выделяемая источником сигналов на входном сопротивлении усилителя.

Размещено на Allbest.ru

...