Усилитель электрофона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Усилитель электрофона. Усилитель предназначается для использования в простейшей бытовой установке, служащей для проигрывания грампластинок. В соответствии с возможностями современной электроакустической аппаратуры усилитель должен иметь достаточно высокие качественные показатели. Выходная мощность его определяется требованием полноценного озвучивания жилой комнаты средних размеров. Номинальное входное напряжение определяется чувствительностью звукоснимателя.

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.

1. Расчет оконечного каскада

каскад усилитель электрофон оконечный

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

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.

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:

Для точки 4

Далее на графиках входных и выходных характеристик транзисторов VT2, VT1 графически с помощью опорных точек 0,1,2,3,4 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 =

= (0,67 - 0,61) + (0,91 - 0,65) + 0.06 = 16 В

Расчет коэффициента передачи по напряжению:

Определение входного сопротивления составного транзис-тора VT1-VT2:

Входная мощность, необходимая для возбуждения оконеч-ного 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

Далее определяем

и по графику находим значение

График сквозной динамической характеристики

Для расчета коэффициента гармоник используем метод пяти ординат. 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

Когда в оконечном каскаде используются транзисторы противоположных типов проводимости, включенные по схеме ОК, в качестве предоконечного каскада (ПОК) применяется резистивный каскад ОЭ, представляющий собой универсальную схему каскада такого назначения.

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 переменному току

Rk=Rкпок*Rвх.сост./Rкпок+Rвх.сост.=14600*100000/14600+100000=12740 Ом

Входное сопротивление предоконечного каскада

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

Эмиттерный повторитель

3. Расчет каскада предварительного усиления

Каскады предварительного усиления представляют собой обычно резистивный каскад ОЭ или ОК с эмиттерной стабилизацией исходного режима транзистора.

Если заданное внутреннее сопротивление источника сигналов R_ист не превышает 1 кОм, то в первом каскаде усилителя может быть применено включение ОЭ с шунтированием сопротивления R_э емкостью С_э как вариант, обеспечивающий наибольшее усиление. В противном случае для обеспечения повышенного входного сопротивления каскада необходимо выполнять его как каскад ОЭ с не шунтированным емкостью сопротивлением R_э Возможен промежуточный вариант шунтирования емкостью части сопротивления R_э, при котором входное сопротивление каскада возрастает в меньшей степени, но зато получается и меньшее падение коэффициента усиления.

Для обеспечения наибольшего входного сопротивления каскада при R_ист > 10 кОм следует использовать транзистор, включенный с ОК (эмиттерный повторитель). Если усилитель содержит два каскада предварительного усиления, то второй каскад обычно выполняют с включением ОЭ и шунтирующим конденсатором С_э. Однако во втором каскаде возможно и включение ОК, так как вследствие большого входного сопротивления этого каскада резко возрастает усиление первого. В то же время из схемы усилителя исключается конденсатор С_э большой емкости, а значительное усиление в первом каскаде снижает уровень шумов (имеется в виду, что первый каскад выполнен по схеме ОЭ). Поэтому желательно сравнить указанные варианты ОК-ОЭ и ОЭ-ОК.

Коэффициент усиления по напряжению:

= 735+2928*51=150063 Ом

= 4000*10936/4000+10936=2928 Ом

=51*2928/150063=0,99

где R_вх сл - входное сопротивление следующего каскада, которым может быть каскад предварительного усиления при включении транзистора ОЭ и тогда R_вх сл = R_вх пр), либо предоконечный каскад. В случае R_вх сл = R_вх пок.

Расчёт каскада предворительного усиления заканчивается:

=0,27/0,99=0,27

Размещено на Allbest.ru