11. Расчет трансформаторного предварительного усилителя
Данные для расчета:
- мощность в нагрузке ................................................. Рн;
- сопротивление нагрузки ........................................... Rн;
- диапазон частот .................................................... fн ÷ fв;
- коэффициенты частотных искажений ............... Мн ÷ Мв;
- температурный коэффициент нестабильности ........... S.
Выбор типа транзистора
Принимают КПД трансформатора η = (0,6 ÷ 0,85) и определяют допустимую мощность транзистора
Рд=Рн/ η .
Рис.21. Принципиальная схема предварительного усилителя
Допустимая мощность транзистора должна быть на (15 ÷ 20)% больше мощности нагрузки. Частота транзистора должна быть в 5 ÷ 10 раз больше предельного сигнала fгр = (5÷10)fв
Напряжение питания Ек ≤ ½·Uk max .
по постоянному току линия нагрузки определяется Rк= rтр + Rе ,
Uф= 0,1Ек .
Определяют R1 і R2 : R1=U02/Iд=Uбе+Ie·Re , R2=U24/(Iб+Iд)=U24/(Iб+10·Iб), Rф=0,1·Eк/(Iд+Iе), 1/ωC=0,1·Re, 1/ωC=0,1·Rф.
Для расчета параметров трансформатора две вторичные обмотки и нагрузку приведем к первичной, как и в однотактном усилителе мощности, эквивалентна схема будет иметь следующий вид.
Рис.22. Эквивалентная и приведенная к одной полуобмотке схема трансформатора.
Тогда сопротивление нагрузки будет Rн=Rв/2 , R'н= Rнn2
Коэффициент трансформации
.
Сопротивление первичной обмотки R ~=R'н +r1+r'2,
где Rв – входное сопротивление усилителя .
Сопротивление первичной обмотки: r1=½·( (R'н/η) – R'н)
Тогда для области средних частот kxx= –h21/(h11h22),
ωнLs=(Ls1+L's2) ωн<< R'н , ωнLs>> R'н , Kср=Uн/Uвх .
Рис.23.
Эквивалентная схема для расчета по
переменному току
Для упрощения расчета усилитель по отношению к нагрузке представим эквивалентным четырехполюсником и получим схему
Рис.24. Эквивалентная приведена схема для расчета по переменному току
Обозначим 1/h22=Rвих , тогда будем иметь для области средних частот Uн= – kxxUвхR~/(Rвих + R~) Kср= – kxx/(1+ Rвих/ R~)
Для области нижних частот: Uн=(–kххUвх/Rвих)/(1/ Rвих + 1/ R~ + 1/j ωнL)= – kххUвх/ (Rвих /j ωнL + +Rвих / R~),
Рис.25. Эквивалентная схема для расчета по переменному току для средних частот
Kн(jω)= –kхх/(1 + Rвих /j ωнL + Rвих / R~).
Рис.26. Эквивалентная схема для расчета по переменному току
для нижних частот
Mн(j ω)=kср/ Kн(jω) = 1+(Rвих/ j ωнL(1+ Rвих / R~))
(1+( Rвих/( j ωнL(1+ Rвих / R~))2)1/2 =M
Из модуля М найти индуктивность намагничивая контура трансформатора .
Область верхних частот
Найдем напряжение на выходе Uвих=- kxxUвхR~/( Rвих + R~ + j ωвLs ),
kв(jω)= – kxx/(1+ Rвих / R~ + j ωвLs/ R~
Рис.27. Эквивалентная схема для расчета по переменному току
для верхних частот
Найдем напряжение на выходе Uвих=- kxxUвхR~/( Rвих + R~ + j ωвLs ),
kв(jω)= – kxx/(1+ Rвих / R~ + j ωвLs/ R~
Находим коэффициент частотных искажений
Mв(jω)= Kср/ Kн(jω)=1+ j( ωвLs/ R~(1+ Rвих/ R~) ),
Mв= (1+( ωвLs/ R~(1+ Rвих/ R~))2 )1/2 ,
(M2в –1)1/2=( ωвLs/ R~*(1+ Rвих/ R~)).
По заданном модулю Мв находим Ls индуктивность рассеяния трансформатора :
Ls= (R~(1+ Rвих/ R~)(M2в -1)1/2)/ ωв .
В результате расчета найдены исходные данные для расчета трансформатора усилителя n, r1, r2, Ls1, Ls2, L.
Приложение 1. – Стандартный ряд постоянных напряжений
0,25 |
0,4 |
0,6 |
1,2 |
2,4 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
(6,3) |
9,0 |
(10,0) |
12,0 |
(12,6) |
15 |
20 |
24 |
27 |
30 |
40 |
48 |
60 |
80 |
100 |
(125) |
150 |
200 |
250 |
(300) |
400 |
(500) |
600 |
800 |
1000 |
12500 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
8000 |
10000 |
12000 |
15000 |
20000 |
25000 |
|
|
Приложение 2. – Ряды Е номинальных ёмкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов
Індекс ряда |
Номинальные значения (единицы, десятки, сотни пФ, нФ, мкФ, Ом, кОм, МОм, ГОм) |
Точность, % |
|||||||||||
Е3 |
1,0 |
|
|
|
2,2 |
|
|
|
4,7 |
|
|
|
|
Е6 |
1,0 |
|
1,5 |
|
2,2 |
|
3,3 |
|
4,7 |
|
6,8 |
|
|
Е12 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,2 |
2,7 |
3,3 |
3,9 |
4,7 |
5,6 |
6,8 |
8,2 |
|
Е24 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,2 |
2,7 |
3,3 |
3,9 |
4,7 |
5,6 |
6,8 |
8,2 |
|
1,1 |
1,3 |
1,6 |
2,0 |
2,4 |
3,0 |
3,6 |
4,3 |
5,1 |
6,2 |
7,5 |
9,1 |
||
