8. Расчет предварительного усилителя

После расчета усилителя мощности необходимо в зависимости от схемы усилителя рассчитать предварительный усилитель. Для однотактного усилителя класса А, это обычно резистивный усилитель, а для класса АВ или В – трансформаторный или усилитель с раздельной нагрузкой.

Исходными данными для расчета предварительного усилителя является сопротивление, определенные R_e и E_c, принятые для расчета нелинейных искажений, а также динамическое входное сопротивление усилителя мощности. Сопротивление R_e является выходным сопротивлением эквивалентной схемы (рис.   15) и его можно ориентировочно определить как параллельно включенные по отношению к входу усилителя мощности: .

9. Расчет резистивного усилителя.

Данные для расчета:

– выходное напряжение U_вых……………………….…...…__ мВ,

– диапазон частот f_н ; f_в………………………….…__, __Гц,

– коэффициенты частотных искажений М_н , М_в ...... ...__,

– сопротивление нагрузки R_н ............................... ... ...__ Ом,

– коэффициент температурной нестабильности S ......... .._%_.

Данные для расчета получают после расчета усилителя мощности. Входное напряжение и входное сопротивление усилителя определяются, исходя из нужного напряжения и входного сопротивления, чтобы обеспечить нужную мощность. Выбирают тип транзистора по частотным возможностям, напряжению и схему включения. Выберем схему с общим эмиттером. Нужная частота транзистора должна быть на порядок больше от верхней частоты усилителя. Нужная частота транзистора для схемы с общим эмиттером.

Рис.16. Принципиальная схема усилителя

10. Расчет по постоянному току

Выбираем сопротивление в цепи коллектора:

R_к (5÷10) R_н ,

R_н – входное сопротивление усилителя мощности.

На выходных ВАХ проводим линию нагрузки, выбираем

Е_к=0,9·U_кмак.

Падение напряжения на R_ф принимают U_ф=0,1·Е_к

U₀₄ =Е_к–0,1Е_к, R_к+R_е = 0,9·Е_к/І_кз, R_e = 0,1·R_k

определяют и принимают стандартными.

Рис.17. Вольтамперные характеристики транзистора

Рабочая точка транзистора: U_о, U_бо, I_ко, І_бо.

Определяют элементы температурной стабилизации:

R₁=U_бе + І_е R_e , R₁=U₀₂/I_д .

Ток делителя выбирают I_д =10·I_бА

R₂=U₂₄/(I_д+I_ба)=(E_k–U₀₄)/(I_д+I_ба) R_ф=(E_k–U₀₄)/(I_д+I_ба+I_ка),

Выбирают величины сопротивлений резисторов по ГОСТ и рассчитывают коэффициент температурной нестабильности:

D=R_с /R_{1 +}R_э /R₂ + R_ф /R₂ + (R_с· R_k /R₁·R₂),

S=(1+D)/(1–α + D),

α= h₂₁/(1+h₂₁).

Если S удовлетворяет, то переходят к расчету по переменному току, для этого определяют h - параметры и составляют эквивалентную схему.

Рис.18. Эквивалентная схема усилителя

Для области средних частот нагрузка для переменных составляющих определяется сопротивлением R=R_к||1/h₂₂

тогда схему можно описать системой уравнений.

Подставим в первое уравнение второе

Входное сопротивление транзистора

входное сопротивление усилителя

Определяем коэффициент усиления по напряжению в области средних частот

Рис.19. Эквивалентная схема усилителя

Коэффициент усиления при холостом ходе

_{При Rн= ∞ получим}

Коэффициент усиления по току ,

.

Рис.20. Эквивалентная схема усилителя

Определяем выходное сопротивление усилителя по отношению к нагрузке

,

,

Рассчитывают С_е і С_ф : 1/ωС_ф=0,1R_ф , 1/ωС_е= 0,1R_ф

По заданным значениям М_н. и f_н Определяют величину С_р :

Выбирают стандартный конденсатор.

По заданному М_в и частоте f_в решают относительно С_в и проверяют пригодность транзистора: _,

где С_к – ёмкость транзистора, С_н – ёмкость нагрузки, С_м – ёмкость монтажа:

С_в = С_к + С_н + С_м .