3.3 Розрахунок кола живлення підсилювача потужності.

Вибір схеми кола живлення.

Коло живлення містить джерело постійної напруги і блокувальні елементи. Завдяки блокувальним елементам виключаються втрати високочастотної потужності в джерелі живлення, і усувається небажаний зв'язок між каскадами через джерело живлення.

В якості схеми кола живлення виберемо паралельну схему (рис. 6 . ), коли джерело живлення, активний елемент і вихідна ланцюг включені паралельно. Послідовна схема кола живлення не використовуватиметься, тому, що потрібно, щоб вихідний узгоджуючий ланцюг пропускав постійний струм.

Рис. 6.

Ємність С_бл з індуктивністю L_бл і ємністю С_р утворюють коливальний контур резонуючий на частоті меншій робочої частоти підсилювача, що може призвести до порушення коливань. Щоб виключити їх застосовують антипаразитний резистор R_ап і проектують коло живлення до ФНЧ.

Визначимо блокуючу індуктивність з умови:

ω_min ∙ L_бл >> R_k

L_бл >> R_k / ω_min = 0.78 / 2 ∙ π ∙ 10 ∙ 10^-6 = 12.4 ∙ 10^-9

L_бл = 10 мкГн.

Розрахуємо опір антипаразитного резистора з умови:

R_ап << 0.1 ∙ R_k = 0.1 ∙ 0.78 = 0.078

Обчислимо ємність блокуючого та розділового конденсатора:

С_бл = С_р = L_бл / 2 ∙ R_ап = 10 ∙ 10^-6 / 2 ∙ 0.078 = 61.1 мкФ.

3.4 Розрахунок кола зміщення підсилювача потужності.

Вибір схеми кола зміщення.

Напруга зсуву біполярного транзистора в оптимальному режимі залежить від вхідної напруги, а отже від вхідної потужності.

Забезпечити необхідну напругу зміщення за допомогою фіксованого зсуву недоцільно, оскільки зміна вхідної потужності призведе до відхилення режиму роботи транзистора по постійному струму від оптимального.

Для стабілізації режиму роботи транзистора застосовують комбіноване зміщення, при цьому до бази транзистора необхідно підвести постійну напругу відсічки U_від і забезпечити автозміщенняя U_авт = γ0 ( π - θ ) ∙ Qy1 / C_е .

Розрахуємо необхідний опір автозміщення і елементів схеми зміщення:

R_см = ,

Так як θ = 90˚ формула приймає вигляд:

R_см = R_з = ,

де τ_β - постійна часу на частоті ω_β (частота, на якій модуль коефіцієнта посилення струму в динамічному режимі зменшується в √ 2 разів порівняно зі статичним режимом. ω_β знаходиться за формулою ω_β = ω_гр / B, де В - середній коефіцієнт посилення струму) і знаходиться за формулою τ_β = 1 / ω_β = 1/2 ∙ π ∙ 5 ∙ 106 = 31.8 нс.

R_см = 7.6 Ом.

Застосовуюємо схему зміщення, наведену на Рисунку 7.

Необхідно щоб виконувались умови:

E_п ∙ R2 / ( R1 + R2 ) = U_отс , R1 ∙ R2 /( R1 + R2 ) = R_см.

Ці умови виконуються при:

R1 = 30 Ом і R2 = 7.5 Ом.

4. Розрахунок вихідної навантажувальної системи підсилювача потужності

Призначення навантажувальної системи - фільтрація вищих гармонік і узгодження транзистора з навантаженням. Для забезпечення фільтрації вищих гармонік в підсилювачі потужності навантажувальна система налаштовується на частоту першої гармоніки сигналу. Налагоджена в резонанс навантажувальна система працює на частоті першої гармоніки чисто активним вхідним опором. Узгодження навантаження полягає в тому, щоб, підключивши навантажувальну систему до транзистора і до навантаження, забезпечити оптимальний (критичний) опір навантаження транзистора R_к. При узгодженні не повинна порушуватися умова резонансу, повинна забезпечуватися по можливості великий к.к.д. навантажувальної системи η_к, добротність навантажувальної системи повинна залишатися досить високою для збереження гарної фільтрації вищих гармонійних складових.

У підсилювачах потужності на транзисторах широке застосування отримав П - подібний контур, схема якого зображена на малюнку 8.

Рис. 8.

На частоті сигналу f вхідний опір П - контура має бути чисто активним і рівним, необхідному критичного опору навантаження транзистора R_к. Таким чином П - контур на частоті сигналу f трансформує активний опір навантаження R_н в активний вхідний опір R_к.