4 Нахил бажаної прямої навантаження по змінному струму vt1

Розрахунок двотактного підсилювача потужності виконується так, щоб мати запас по потужності, що віддається каскадом у навантаження. Запас по потужності дозволить забезпечити налаштування каскаду. Положення прямої навантаження по змінному струму (~I) визначається опором трансформатора Тр₂, що погоджує. У області середніх звукових частот схема заміщення Тр₂ (див. рис. 4).

Рисунок 4 – Схема заміщення Тр₂ у області СЗЧ

Рисунок 5 – Вихідні ВАХ VT1

Опір Тр₂ по змінному струму у області СЗЧ рівний:

R_К~=r₁+r₂’+R_Н’,

де r₁ – опір первинної обмотки; r₂’ – приведений опір вторинної обмотки; R_Н’ – приведений опір навантаження; n=W₂/W₁ – коефіцієнт передачі Тр₂ (W₂,W₁ – кількість витків первинної і вторинної обмотки Тр₂, відповідно).

Таким чином, нахил прямої навантаження ~I залежить від опорів обмоток Тр₂: r₁, r₂’, опору R_H і коефіцієнта передачі трансформатора Тр₂ – n. З усіх цих величин можна міняти тільки коефіцієнт n і, тим самим, одержувати будь-яке положення прямої навантаження по змінному струму (основна перевага трансформаторного двотактного підсилювача потужності).

Рисунок 6 – Вхідні ВАХ VT₁

де величини приростів визначаються по прямій навантаження ~I:

∆I_К=i_Кmax-i_Кmin, U_КЕ=u_КЕmax-u_КЕmin,

де i_Кmin≥0; i_К.max≤ I_Кmax; u_КЕmin≥U_КЕнас; u_КЕmax ≤U_КЕmax;

Повертаючи пряму навантаження вліво та вправо, вибирається «найпотужніший» режим. Вибираємо:

I_К=1,80-0,50=1,30 А; U_КЕ=15-5,0=10,0 В.

Знаходимо кут нахилу прямої навантаження

tg(α)=4·1,30/10,0=0,520; α=27,5⁰.

Проводимо через точку А під кутом α=27,5⁰ пряму навантаження по змінному струму.

5 Розрахунок потужності колекторного кола vt1

Знаходимо необхідну потужність колекторного кола VT₁, що віддається транзистором в первинну обмотку трансформатору Тр₂:

На вихідних ВАХ вибираємо U_Кm і I_Кm, такі, щоб виконувалася умова:

Оберемо I_Кm=I’_Кm-I_К0=1,80-0,50=1,30 А, U_КЕm=Е_К-U_КЕmin=15-5=10 В.

Умова Р_~1≈Р_~2 виконується (Р_~2 можна вибирати з невеликим запасом).

6 Розрахунок нелінійних спотворень.

Нелінійні спотворення визначаємо по амплітудах гармонік колекторного струму, використовуючи крізну динамічну характеристику I_К(E_ВХ) і метод п'яти ординат.

Опір джерела знаходимо за формулою:

R_ВХ=1,5·h_11Е;

;

R_ВХ=1,5·7,08≈10,63 Ом.

Далі, переносячи точки на прямій навантаження з вихідною ВАХ на вхідну, розраховуємо ЕДС еквівалентного джерела живлення по формулі:

Е_ВХ=U_БЕ+I_Б·R_ВХ,

яка витікає з моделі крайового каскаду по змінному струму (див. рис.7)

Рисунок 7 – Модель двотактного трансформаторного підсилювача

потужності для напівперіоду вхідного синусоідального сигналу

Накопичені дані заносимо у табл. 2:

Будуємо крізну динамічну характеристику I_К(E_ВХ) (див. рис. 8). По крізній динамічній характеристиці знаходимо номінальні струми:

I_К’_m=1,80 А; I₁’=1,05 А; I₀’=0,50 А.

Таблиця 2 – Результати розрахунків крізної характеристики I_К(E_ВХ)

IК, А	IБ, А	UБЕ, В	EВХ, В
0,50	0,020	0,890	1,103
1,10	0,040	1,056	1,481
1,35	0,050	1,113	1,644
1,60	0,060	1,175	1,813
1,80	0,068	1,230	1,952

П'ять значень струмів I_Кmах, I₁, I₀, I₂, I_Кmin визначаємо, припускаючи, що в одному плечі каскаду протікає струм в 1+b, а в іншому в 1-b раз відмінний від номінального, причому струми другого плеча мають зворотний напрям. Тут b – коефіцієнт асиметрії плечей, який рівний b=0,1 ... 0,15. (MN=NK.)

Рисунок 8 – Кризна динамічна характеристика крайового каскаду

Вибираємо b=0,1. Тоді одержуємо

Далі визначаємо амплітуди гармонік струму:

Знаходимо коефіцієнт нелінійних спотворень для транзистора, що працює в режимі АВ по формулі: