Описание схемы

Транзисторы VT1, VT3 являются составными транзисторами по схеме Дарлингтона, а транзисторы VT2, VT4  составными по схеме Шиклай. Питание усилителя однополярное, поэтому необходимо наличие разделительного конденсатора C₅. Он отделяет постоянную составляющую, чтобы она не попадала на нагрузку. Резисторы R₁ и R₂ определяют точку покоя усилителя. При отсутствии сигнала в точке А должно быть напряжение E_п/2. Диоды VD1, VD2 обеспечивают работу усилителя в режиме АВ (для уменьшения нелинейных искажений).

Выбор выходных транзисторов

Амплитудное значение коллекторного напряжения транзистора VT3(VT4) (см. рис.2.1):

(2.1)

где U_н  эффективное значение напряжения на нагрузке в В.

Амплитуда импульса коллекторного тока транзистора VT3(VT4):

(2.2)

Мощность, выделяемая каскадом в нагрузке:

(2.3)

Необходимое напряжение источника питания:

(2.4)

где k₁=(1,011,1)  коэффициент запаса по напряжению;

r_нас=(0,11)  внутреннее сопротивление транзистора в режиме насыщения.

Величину источника питания следует выбирать из ряда: (5, 6, 9, 12, 15, 18, 24, 27, 36, 48)В. Выбирается напряжение источника питания 18В.

Ориентировочная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

(2.5)

Используя полученные значения P_k3, I_km3, E_п, подбираются транзисторы VT3 и VT4, отдавая предпочтение приборам с малым обратным током I_ko.

Транзисторы подходят, если выполняются неравенства:

(2.6)

По справочнику [11] выбран транзистор KT817Б со следующими параметрами:

 максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе;

 максимально допустимое постоянное напряжение между коллектором и эммитером;

 максимально допустимый постоянный ток коллектора;

 коэффициент передачи тока базы минимальный;

 максимально допустимая температура перехода;

 тепловое сопротивление подложка-корпус;

 обратный ток коллектора.

Выходные и входные характеристики изображены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 2.2  Выходные характеристики транзистора KT817В

Рисунок 2.3  Входные характеристики транзистора KT817В

После предварительного выбора транзисторов VT3 и VT4 нужно проверить их мощностные показатели при наибольшей температуре окружающей среды по формуле:

(2.7)

где  номинально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора при максимальной температуре коллекторного перехода, Вт;

где t_в  верхнее значение диапазона рабочих температур, ^С.

Поскольку , то выбранные транзисторы подходят.

Выбор режима работы по постоянному току и построение линий нагрузки

Ток покоя коллектора I_0k3 транзисторов VT3 и VT4:

(2.8)

где I_kоmax(50^C)=1500мкА берётся в справочнике [11].

I_0k3< I_kдоп  это значит, что транзисторы выбраны правильно.

На семействе выходных статических характеристик транзисторов VT3(VT4) строятся нагрузочные прямые по переменному току с координатами (см. рис.2.2):

А(I_0k3;E_п); В(I_0k3+I_km3; E_пU_km3); (2.9)

А(30мА;18В); В(1,43А;2,44В);

Перенеся соответствующие значения токов на входную характеристику (рис.2.3), определяются для транзисторов VT3 (VT4):

U_бm3=0,585В  амплитудное значение напряжения на базо-эмиттерном переходе;

U_0б3=0,715В  напряжение покоя базы;

U_б3max=1,3В  максимальное значение напряжения на базо-эмиттерном переходе;

I_бm3=70мА  амплитудное значение тока базы;

I_0б3=1,5мА  ток покоя базы;

I_б3max=71,5мА  максимальное значение тока базы.

Входное сопротивление базо-эмиттерного перехода транзисторов VT3(VT4):

(2.10)

Номинал резисторов R₃ и R₄ для мощных транзисторов:

(2.11)

Мощность, выделяемая на резисторах R₃ и R₄:

(2.12)

Выбор предвыходных транзисторов и режимов работы их по постоянному току. Построение линии нагрузки

Ток покоя эмиттера транзисторов VT1 (VT2) (см. рис. 1.1):

(2.13)

Амплитудное значение тока эмиттера транзисторов VT1 (VT2):

(2.14)

Принимается . Аналогичтно выбору выходных транзисторов VT1 и VT2. Транзисторы подходят, если выполняются неравенства:

По справочнику [11] выбраны транзисторы KT814Б(p-n-p) и КТ815Б(n-p-n) со следующими параметрами:

Для построения линии нагрузки по переменному току транзисторов VT1(VT2) выбираются следующие координаты точек A’ и A”:

, (2.15)

где

.

Переносятся точки A’ и A” на входные характеристики транзисторов VT1(VT2) (рис.2.4), используя формулу .

По графику (рис.2.4) определяются следующие параметры:

 амплитудное значение напряжения на базе;

 амплитудное значение тока базы;

 ток покоя базы транзистора;

 напряжение покоя базы.

A^’

A^”

Рисунок 2.4  Входные характеристики транзисторов VT1(VT2)