Расчет структурной схемы усилителя низкой частоты

Расчет структурной схемы усилителя звуковой частоты начинают с определения максимальной выходной мощности:

, (1.2.115)

где - мощность в нагрузке;

- амплитуда выходного напряжения;

- сопротивление нагрузки.

Колебательная мощность , которую должен отдать усилитель звуковой частоты с трансформаторной нагрузкой, вычисляем по формуле:

, (1.2.116)

где - КПД выходного трансформатора.

Для однотактных схем ; для двухтактных .

Схему выходного каскада выбираем, исходя из следующего:

- при заданной выходной мощности используют однотактную схему в классе А на маломощных транзисторах;

- при используют в основном двухтактную схему в классе АВ на маломощных транзисторах;

- при применяют двухтактную схему в классах В и АВ на мощных транзисторах.

Мощность, отдаваемую источником сигнала во входную цепь усилителя звуковой частоты, определяем из соотношения:

, (1.2.117)

где - напряжение сигнала на выходе детектора;

- выходное сопротивление диодного детекторного каскада.

Общий коэффициент усиления по мощности всего тракта усилителя звуковой частоты вычисляем по формуле:

. (1.2.118)

Считая, что в среднем каскад предварительного усиления имеет дБ, то можно обойтись одним каскадом усилителя, если:

дБ. (1.2.119)

Далее, зная общий коэффициент усиления усилителя звуковой частоты, определяем коэффициент усиления предварительных каскадов:

, (1.2.120)

где - коэффициент усиления одного каскада (18-20дБ).

Тогда число каскадов предварительного усиления:

. (1.2.121)

В формуле (1.2.121) предусмотрен запас по усилению 5дБ. При проектировании усилителя звуковой частоты можно использовать ти­повые микросхемы, если их параметры удовлетворяют данным пред­варительного расчёта.

II. Расчет принципиальных схем функциональных узлов устройства

1. Расчет входных цепей Расчет входного устройства с емкостной связью с антенной

На рис. 2.1.1 показана принципиальная схема ВЦ с емкостной связью с антенной.

Рис. 2.1.1. Схема ВЦ с емкостной связью с антенной.

Назначение элементов:

С_к L_к – емкость и индуктивность контура, определяющие рабочий поддиапазон (частоты настройки) приемника;

С_п – конденсатор подстроечный, обеспечивающий «сжатие» или сопряжение настроек контуров рассчитываемого поддиапазона;

С_св – конденсатор связи, определяющий коэффициент связи между антенной и колебательным контуром (входным устройством).

Определяем параметры контура входного устройства. Если в качестве органа настройки используется блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ), то величина минимальной эквивалентной емкости контура определяется по формуле:

, (2.1.1)

где C_нmin – минимальная начальная емкость КПЕ;

C_L – собственная емкость катушки контура;

C_M – емкость монтажа;

С_пср – среднее значение емкости подстроечного конденсатора;

С_вх – входная емкость транзистора первого усилительного каскада.

Величины емкостей выбирают согласно табл. 2.1.1.

Таблица 2.1.1. Ориентировочные значения емкостей монтажа, катушек и погрешности схем контуров ВЦ.

Диапазон частот	Емкость монтажа, CM, пФ	Емкость катушки, CL, пФ	Погрешность емкости схемы, , пФ
ДВ	10-15	15-20	8-12
СВ	8-15	7-15	4,5-9
КВ	7-10	4-10	2,5-6

Величина С_пср рассчитывается по формуле:

(2.1.2)

Целесообразно в качестве усилительного прибора первого каскада усилителя радиочастоты (УРЧ) выбрать полевой транзистор.

Максимальная эквивалентная емкость контура определяется по формуле:

. (2.1.3)

Индуктивность контура ВЦ на максимальной частоте поддиапазона рассчитывается по формуле:

. (2.1.4)

Выбираем емкость связи С_св из следующих условий:

- допустимого сдвига частоты настройки ВЦ;

- допустимого расширения полосы пропускания ВЦ.

Согласно первому условию, емкость связи:

, (2.1.5)

где ƒ_max, МГц; С_А, пФ; L_э, мкГн.

В диапазоне частот 1,5 – 6,0 МГц выбирают эквивалентную добротность Q_э = 40 – 80; в диапазоне 6,0 – 30 МГц выбирают Q_э = 50 – 100.

Согласно второму условию:

, (2.1.6)

где ; (2.1.7)

ƒ_max, МГц; L_Э, мкГн; R_А, Ом; ΔС, пФ;

С_А, R_А –параметры антенны;

q_C, q_R – коэффициенты, характеризующие возможные отклонения емкости и сопротивления антенны от средних значений. Обычно принимают:

q_C = q_R = 1,2 – 2,0.

С ростом частоты необходимо выбирать большей величины коэффициенты q_C и q_R.

Из двух полученных значений С'_св, С''_св необходимо выбрать наименьшее значение, которое и будет фактической С_св.

Далее определяем коэффициент передачи напряжения входной цепи. Расчет коэффициента передачи напряжения (К_0ВЦ) производится для трех частот поддиапазона f _min, f _ср, f _max согласно выражению:

. (2.1.8)