2. Разработка структурной схемы усилителя низкой частоты

Рисунок 2 - Структурная схема усилителя низкой частоты

Для определения числа каскадов необходимо произвести расчет приблизительного значения коэффициента усиления УНЧ из данных технического задания по формуле:

где ;

находится из соотношения для мощности , поступающей в нагрузку :

Коэффициент усиления может быть выражен в логарифмических единицах – децибелах (дБ)

Обычно для усилителей низкой частоты коэффициент усиления одного каскада принимают равным 20 – 26 дБ. Ориентировочное число каскадов можно определить, полагая все каскады одинаковыми .

Число каскадов выбираем n=3.

3. Расчёт выходного каскада

Рисунок 3 - Схема выходного каскада

По заданным и амплитуды напряжения и тока нагрузки определяются соотношениями:

Напряжение источника питания выбирается из условия:

где обычно задается до начала расчета и для кремниевых транзисторов принимается .

Из ряда Е24 для источников питания выбираем значение: Е=48 В

Ток покоя выходных транзисторов выбирают порядка 5% от тока нагрузки , что позволяет обеспечить высокий КПД каскада:

При этом среднее значение тока выходных транзисторов в номинальном режиме определяется выражением:

где коэффициент соответствует углу отсечки ,который характеризует режим работы класса АВ.

Средняя мощность, потребляемая выходным каскадом от источника питания:

Вт

КПД выходного каскада рассчитывается по формуле:

Соотношения для выбора выходных транзисторов определяются следующими неравенствами:

A

По данным значениям выбираем p-n-p транзистор KT814Г и транзистор n-p-n KT815Г с параметрами:

, , , .

Рассчитаем ток покоя базы, а так же максимальный ток базы:

,

По входным характеристикам и известным значениям токов базы находятся изменение амплитуды входного напряжения и напряжение в рабочей точке :

Рисунок 4 – Входная ВАХ транзистора КТ815Г

, .

Следовательно, амплитуда напряжения на базах VT1 и VT2 составит:

Требуемая амплитуда напряжения сигнала на входе выходного каскада:

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора в цепи нагрузки :

Из ряда E24: С_н=180 мкФ

4. Расчет предоконечного каскада

Рисунок 5 - Схема предоконечного каскада

Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

Из ряда E24: R₅=270 Ом

Ток коллектора в рабочей точке предоконечного каскада:

Диоды VD1 и VD2 выбираем таким образом, чтобы при токе прямое падение напряжения на них составляло .

Выбираем диоды типа: D818E

Соотношения, для выбора транзистора предоконечного каскада:

По данным значениям выбираем транзистор КТ815Г n-p-n структуры c параметрами:

, , ,

.

Напряжение в рабочей точке транзистора VT3:

где - напряжение насыщения коллектор – эмиттер,

- выходное напряжение предоконечного каскада (равно входному напряжению выходного каскада),

- допустимая нестабильность напряжения в рабочей точке в заданном диапазоне температур (выбирается равной 1 В).