2.4.2. Расчёт усилителя напряжения звуковой частоты с резистивной нагрузкой

На рис. 2.16 изображена принципиальная схема УЗЧ с резистивной нагрузкой

Исходные данные:

Напряжение источника питания Еист = 12В.

Амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде входного напряжения следующего каскада: UH = UВХ СЛ = 0,8В.

Амплитуда тока в нагрузке, равная амплитуде входного тока с учетом тока, проходящего чрез цепь смещения последующего каскада:

IH = IВХ СЛ = 2 мА

Диапазон частот FH = 100 Гц; FВ = 8 кГц.

Допустимые частотные искажения МН = МВ = 1,1.

Расчет производим следующим образом:

Выбираем тип транзистора, исходя из двух условий:

а) UКЭ ДОП > ЕОСТ = 12В;

б) fh21Э > FВ = 8 кГц.

Данным условиям соответствует транзистор МН41, который имеет следующие параметры: U_{КЭ доп}= 15 В >E _ИСТ;h_11Э= 660 Ом;h_12Э= 10^-4;f_21Э= 25 кГц >F_В; h_21Э= 30;h_22Э= 20 мкСм;I_КЭ= 15 мкА; Δh_Э= 10,2·10^-3.

2. Определяем величину постоянной составляющей тока коллектора:

.

З. Определяем ток базы:

.

Выбираем минимальное напряжение между коллектором и эмиттером.

U_КЭmin= 1 В.

4. Определяем напряжение между коллектором и эмиттером:

U_КЭ0=U_КЭmin+U_Н= 1 В + 0,8 В = 1,8 В.

5. Выбираем напряжение на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера:

U_RЭ= (0,15…0,2)Е_ист= 0,2 · 12 = 2,4 В.

Строим динамическую характеристику

6. Вычисляем сопротивление в цепи коллектора:

.

7. Для учета влияния сопротивления на амплитуду переменной составляющей тока на выходе каскада определяем более точное значение тока в цепи коллектора:

;

.

Тогда .

Принимаем I_к= 2,3 мА; I_Б0= 80 мкА.

8. Рассчитываем сопротивление в цепи эмиттера.

.

Мощность рассеивания на R_Эбудет

P=U_RЭ·I_K= 2,4 · 10^-3· 2,5 = 6 · 10^-3Вт

По ГОСТ принимаем R_Э= 910 Ом типа МЛТ-0,125

9. Выбираем ток в цепи смещения:

I₁₂= (3…5)I_Б0= 5 · 80 = 400 мкА

10. Определяем значение сопротивления R₂цепи стабилизации:

.

Мощность рассеивания на R2: P=I₁₂²·R₂= (0,4 · 10^-3)²· 6,7 · 10³= 1 · 10^-3Вт.

По ГОСТ принимаем R2 = 6,8 кОм типа МЛТ-0,125.

11. Рассчитываем сопротивление R1 цепи стабилизации:

.

Мощность рассеивания на R1: P= 9,3 · 0,42 · 10^-3= 3,9 · 10^-3Вт.

По ГОСТ принимаем R1 = 22 кОм типа МЛТ-0,125.

12. Вычисляем коэффициент нестабильности рабочей точки:

,

Где .

.

13. Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки цепи коллектора:

.

14. Определяем коэффициент усиления по току:

15. Рассчитываем входное сопротивление:

.

16. Вычисляем коэффициент усиления по напряжению:

17. Определяем выходное сопротивление каскада:

18. Рассчитываем емкость разделительного конденсатора:

По ГОСТ принимаем Ср = 82 мкФ типа КЭ-1.

19. Вычисляем емкость блокировки конденсатора СЭ в цени эмиттера:

По ГОСТ принимаем С_Этипа КЭ-1 С_Э= 5 мкФ.

2.4.3. Расчёт усилителя звуковой частоты с трансформаторной нагрузкой

Схема оконечного каскада с согласующими трансформатором яв­ляется наиболее распространенной в радиоприемниках, имеющих выходную мощность доли ватта (рис. 2.19).

Рис. 2.19

Исходные данные для расчёта: полезная мощность на выходе P_ВЫХ= 0,5 Вт, сопротивление нагрузки R_Н= 8 Ом, диапазон частот F_Н= 300 Гц; F_В= 5 кГц, допустимые частотные искажения Мн = Мв = 1,О5. E_ИСТ= 23 В .

Расчёт производим следующим образом:

1. Определяем расчетную мощность каскада и P_{К max} :

,

где - коэффициент трансформации.

2. Мощность рассеивания на коллекторе в режиме покоя:

.

По значению мощности P_{К max}выбираем тип транзистора из следующих условий:

.

Выбираем транзистор П201, у которого U_{КЭ max}= 30В; I_{К max}= 1,5А;

P_{К max}= 10Вт; h_12Э= 500; h_21Э= 20.

3. Выбираем напряжение на коллекторе:

.

Выбираем U_КЭ0= 12В

4. Учитывая, что напряжение источника питания уменьшено, значит, уменьшается и КПД усилительного каскада до 0,3-0,4. Следовательно, мощность, отдаваемая источником в цепи коллектора, будет

.

5. Определяем ток коллектора:

.

6. Находим переменное сопротивление нагрузки цепи коллектора:

.

Строим динамическую характеристику, которая должна проходить через точки с координатами U_КЭ0= 12В, I_К0= 113Ом;

.

Рис. 2.20

7. По характеристикам входим: .

8. Определяем среднее значение входного сопротивления:

.

9. Выбираем ток в цепи стабилизации рабочей точки:

.

10. Рассчитываем сопротивление делителя:

, где

Тогда: .

11. Выбираем по ГОСТ R₂= 430 Ом типа МЛТ-0,125:

.

По ГОСТ выбираем R₁= 1,1 кОм типа МЛТ-0,125.

12. Находим эквивалентное входное сопротивление

,

Где .

13. Вычисляем мощность, потребляемую во входной цепи:

.

14. Рассчитываем индуктивность первичной обточки трансформатора:

.

15. Находим коэффициент трансформации выходного трансформатора:

.

16. Определяем частотные искажения, вносимые транзистором:

.

17. Рассчитываем частотные искажения, связанные со свойствами трансформатора:

.

18. Вычисляем допустимое значение индуктивности рассеивания трансформатора:

.

19. Рассчитываем сопротивление в цепи эмиттера:

.

20. Рассчитываем емкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

.

Приложение 1

Параметры полевых транзисторов

Полевой транзистор	fh21Э [МГц]	N [дБ]	S [мА/В]	, при UЗ
КП-103 КП-201И КП-301Б КП-303А КП-304А КП-305Д КП-306 КП-307Б КП-312А КП-313А КП-350 КП-902Б КП-902А	0,001 0,001 100 100 100 250 100 400 400 500 400 400 400	3 3 9 4 5 7,5 7 6 1-4 4-7,5 6 3-6 6	4 4 1 4 4 10 8 15 5,8 10,5 6 10 10	30, при UЗ -3В 300, при UЗ -6В 30, при UЗ -3В 300, при UЗ -6В 50, при UЗ +1В 400, при UЗ +3В 50, при UЗ +1В 400, при UЗ +3В 50, при UЗ +1В 400, при UЗ +3В

Приложение №3

Номиналы стандартизированных сопротивлений постоянных резисторов

Допустимые отклонения
±20%	±10%	±5%	±20%	±10%	±5%	±20%	±10%	±5%	±20%	±10%	±5%
Ом Ом кОм МОм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0,1 0,15 0,22 0,33 0,47 0,68	0,1 0,12 0,15 0,18 0,22 0,27 0,33 0,39 0,47 0,56 0,68 0,82	0,1 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,27 0,3 0,33 0,36 0,39 0,43 0,47 0,51 0,56 0,62 0,68 0,75 0,82 0,91	1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8	1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2	1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1	10 15 22 33 47 68	10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82	10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91	100 150 220 330 470 680	100 120 150 180 220 270 330 360 470 560 680 820	100 110 120 130 150 160 180 200 220 240 270 300 330 360 390 430 470 510 560 620 680 750 820 910

Приложение 4

Номиналы стандартизированных емкостей постоянных конденсаторов

±20% и более	±10%	±5%	±20% и более	±10%	±5%	±20% и более	±10%	±5%	±20% и более	±10%	±5%	±20% и более	±10%	±5%	±20% и более
1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8	1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2	1,0 1,1 1,2 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1	10 15 22 33 47 68	10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82	10 11 12 15 16 18 20 22 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91	100 150 220 330 470 680	100 120 150 180 220 270 330 390 470 560 680 820	100 110 120 150 160 180 200 220 270 300 330 360 390 430 470 510 560 620 680 750 820 910	1000 1500 2200 3300 4700 6800	1000 1200 1500 1800 2200 2700 3300 3900 4700 5600 6800 8200	1000 1100 1200 1500 1600 1800 2000 2200 2700 3000 3300 3600 3900 4300 4700 5100 5600 6200 6800 7500 8200 9100	0,01 0,015 0,022 0,033 0,047 0,068	0,01 0,012 0,015 0,018 0,022 0,027 0,033 0,039 0,047 0,068	0,1 0,15 0,22 0,33 0,47 0,68	1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 10 15 22 33 47 68 100