3 Расчёт оконечного каскада

Для расчёта был выбран оконечный каскад на паре комплементарных транзисторах, изображённый на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема оконечного каскада УМЗЧ

Выбор транзисторов по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, и максимальной амплитуде коллекторного тока:

P_max(0.250.3)P_вых Р_max(0.26250.75) (Вт)

По этим параметрам выбираем транзисторы VT1 и VT2 для оконечного каскада - КТ814А и КТ815А соответственно, параметры которых приведены ниже:

I_кmax = 1.5 (A) U_кэmax = 40 (B)

P_кmax = 2 (Bт) h₂₁ = 40  70

Определим точки для построения нагрузочной прямой по выходной характеристике транзистора КТ814А (КТ815А):

U_кэ= Е_п=15=15 (B) I_к=Е_п /R_н=15/3=5 (A)

По этим значениям построим нагрузочную прямую. Результат построения отображён на рисунке 2.

Рисунок 2 - Семейство выходных характеристик и нагрузочная прямая для транзистора КТ814А (КТ815А)

На рисунке 3 изображена входная характеристика транзистора КТ814 (КТ815А).

По входной характеристике транзистора КТ814А (КТ815А) определяем рабочую область:

I_бmin=0,25 (мA) U_эб0=0,7 (B)

I_бmax= 23 (мA) U_эбmax=0,88 (B)

I_mб= 22,75 (мA) U_mб=0,18 (B)

Рисунок 3 - Входная характеристика транзистора КТ814А (КТ815А)

Определим глубину ООС:

F=1+g_21*R_н , где g₂₁ - усреднённая крутизна характеристики транзистора.

F=1+7,17_* 3=22,52

Рассчитаем делитель напряжения для выходного каскада:

I_дел=(35)I_б0; I_дел=(0,751,25) (мA)

Следовательно, выбираем ток делителя, равный: I_дел=0,75 (мA)

согласно ряда Е24

I_диода= I_дел+I_б0; I_диода=0,75+0,25=1 (мA)

При этих токах падение напряжения на диодах должно составлять: 2*U_эб0=1.4 [B]

Включение двух диодов КД-514А последовательно, обеспечат требуемое падение напря­жения.

Вольтамперная характеристика диода КД-514А изображена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Вольтамперная характеристика диода КД-514А

Рассчитаем входное сопротивление с учётом ООС:

; где ;

Рассчитаем амплитудные значения на входе:

; ;

П остроим сквозную характеристику:

Выбираем R_г=103 (Oм)

Данные для построения сквозной характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Данные для построения сквозной характеристики

Iб, (мA)	Iк, (мA)	Uэб, (B)	Iб* Rг, (B)	Eб= Iб * Rг + +Uэб, (B)
0.25	20	0.70	0,026	0,726
1	90	0,77	0,103	0,873
2	210	0,80	0,206	1,006
5	490	0,83	0,515	1,345
7	580	0,85	0,721	1,571
10	720	0,86	1,030	1,890
15	850	0,87	1,545	2,415
23	1000	0,88	2,369	3,249

Полученная сквозная характеристика отображена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Сквозная характеристика

По сквозной характеристики определяем:

I₁=1,0 (A)

I₂=0,6 (A)

Отсюда следует:

Задаём коэффициент асимметрии плеч который равен Х=0.5, тогда коэффициент нели­нейных искажений по второй гармонике:

С учётом ООС:

Коэффициент передачи для предоконечного каскада:

Рассчитаем частотные искажения в области верхних и низних частот:

где ω_В = 2πf_В – верхняя круговая частота;

τ_{В =} τ_β + τ_К – постоянная времени транзисторного каскада;

τ_К = С_к*R_н, С_к – емкость коллекторного перехода (справочные данные); R_н – сопротивление нагрузки.

ω_В = 2*3,14*10000 = 62800;

τ_К = 60*10^-12*3 = 1,8*10^-10

τ_В = 5,3*10^-8 + 1,8*10^-10 = 5,326*10^-8

ω_В = 2πf_Н

ω_Н = 2*3,14*80 = 502,4;