Задание.
Дано:
- РН= 35 Вт – выходная мощность усилителя
- RH=4 Ом – сопротивление нагрузки
- Kr= 3,5 % - допустимый коэффициент гармоник
- fH=0,05 кГц
- fB=5 кГц – рабочий диапазон частот
- MH=4,0 Дб
- MB= 3,0 Дб – допустимые коэффициенты частотных искажений каскада
- t0ср мах= + 60 0С
- t0ср мин= + 10 0С – высшая и низшая температуры окружающей среды
Выполнение
Определим значение мощности, которую должны выделять транзисторы, а также составляющие коллекторного тока и напряжения.
Выберем напряжение источников питания Ек1=Ек2=Ек
,
где Uост
– напряжение, отсекающее нелинейную
часть выходных характеристик транзистора
в области малых коллекторных напряжений
Выберем комплиментарную пару транзисторов по предельным параметрам
,
где МВдб=20lgMB=1,413
KT816B,KT817B
Kpeмниeвыe мeзa-плaнapнo-эпитaкcиaльныe тpaнзиcтopы p-n-p (KT816) и n-p-n (KT817). Пpeднaзнaчeны для paбoты в выxoдныx кacкaдax ycилитeлeй низкoй чacтoты, ключeвыx кacкaдax и дpyrиx yзлax paдиoэлeктpoннoй aппapaтypы шиpoкoгo пpимeнeния, Bыпycкaютcя в плacтмaccoвoм кopпyce c гибкими вывoдaми.
Экcплyaтиpyютcя пpи oкp oт -60 дo +150 °C. Macca тpaнзиcтopa нe бoлee 0,7г.
Элeктpичecкиe пapaмeтpы и пpeдeльныe знaчeния дoпycтимыx peжимoв paбoты
4.39
5.4
4.6
3.8
3.0
2.2
1.6
0.8
На семействе выходных характеристик проведем нагрузочную линию (т.к. заданы достаточно жесткие требования к уровню нелинейных искажений, то будем использовать режим АВ, для чего повысим Iок , отсекая нелинейность входной характеристики.) Перемещая параллельно нагрузочную линию выберем окончательно ее положение.(В данном случае КПД каскада упадет)
По графикам определим
Определим параметры входной цепи.
4.1 Рассчитаем ток смещения базы, соответствующий точке О, при
наихудшем транзисторе (мин=50 )
амплитуду переменной составляющей входного тока
Найдем напряжения Uоб и Uбm по входной характеристике.
Найдем входное напряжение для схемы с ОК.
Найдем входную мощность сигнала, требуемую для получения
заданной мощности в нагрузке.
Определим коэффициент усиления по мощности.
Потребляемая каскадом номинальная мощность
,
где
=2*18,4*1,45=53,36 Вт
КПД каскада
Рассчитаем сопротивления делителя R1 – R4 , задающих исходное состояние транзисторов.
,
где
Рассчитаем входное сопротивление каскада с учетом делителя подачи смещения при включении с ОК.
Определим уровень нелинейных искажений.
Для оценки уровня нелинейных искажений используют сквозную динамическую характеристику каскада, которая строится с помощью семейства статических выходных и динамической входной ВАХ транзистора.
На графике семейства статических выходных ВАХ устанавливается зависимость входного тока (тока базы) от выходного (тока коллектора) в точках пересечения семейства статических выходных ВАХ с нагрузочной прямой переменного тока. Затем с помощью динамической входной ВАХ определяются значения входных напряжений по найденным значениям тока базы и вычисляются значения ЭДС генератора, который имеет внутреннее сопротивление Rг
8.1 Зададим внутреннее сопротивление генератора Rг=206,25 Ом
Определим по графикам необходимые значения и рассчитаем
Iб, мА |
Iк, А |
Uбэ, В |
Ег, В |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,8 |
0,8 |
1,831 |
10 |
1,4 |
0,85 |
2,913 |
15 |
1,72 |
0,875 |
3,969 |
20 |
2,1 |
0,91 |
5,035 |
25 |
2,3 |
0,925 |
6,081 |
30 |
2,552 |
0,94 |
7,128 |
35 |
2,8 |
0,95 |
8,169 |
40 |
3,051 |
0,965 |
9,215 |
45 |
3,25 |
0,97 |
10,251 |
50 |
3,4 |
0,98 |
11,293 |
55 |
3,55 |
0,99 |
12,334 |
60 |
3,65 |
1 |
13,375 |
65 |
3,75 |
1,015 |
14,421 |
70 |
3,9 |
1,025 |
15,463 |
75 |
4,05 |
1,035 |
16,504 |
80 |
4,2 |
1,04 |
17,540 |
85 |
4,35 |
1,045 |
18,576 |
90 |
4,5 |
1,049 |
19,612 |
93 |
4,6 |
1,051 |
20,232 |
По сквозной характеристике найдем номинальные токи
Рассчитаем коэффициент гармоник двухтактного каскада в режиме АВ с учетом асимметрии плеч.
Определим амплитуду гармоник тока коллектора.
Правильность вычислений проверим при помощи формулы
5,1975,2=> вычисления проведены верно.
При помощи, рассчитанных ранее, амплитуд посчитаем коэффициент гармоник при включении транзисторов с общим эмиттером.
но т.к. у нас схема с ОК, то отрицательная обратная связь снизит коэффициент гармоник до:
Полученный коэффициент гармоник находится в пределах нормы
Определим значение емкости разделительного конденсатора.
,
где МНдб=20lgMН=1,585
Определим площадь радиатора, охлаждающего транзистор.
