7. Расчет двухтактного усилителя мощности (оконечного каскада)

В качестве выходного каскада возьмем каскад усилителя мощности, представленного на основе усилительных элементов в виде кремниевых универсальных транзисторов. [11][12]

Схема включения изображена на рис. 30.

Рис. 30

Выберем комплементарную пару транзисторов VT2 – n-p-n КТ972А и VT3 – p-n-p КТ973А. Параметры и характеристики для них одинаковы и приведены ниже.

Табл. 3. Параметры транзисторов КТ972А и КТ973А.

Параметр	Значение	Ед. изм.	Параметр	Значение	Ед. изм
	4	А		750	ед.
	60	В		200	мГц
	60	В		0.2	мкс
	5	В		35	пФ
	8	ВА		20	пФ
	150	С		50106	с-1
	85	С

По вольт-амперной характеристике (ВАХ) транзистора определим h-параметры схемы (рис. 31) и (рис. 32).

Выберем класс усиления транзистора А.

Рис. 31

Рис. 32

Расчет h– параметров:

По рассчитанным h-параметрам найдем сопротивления коллектора, эмиттера и базы транзисторов:

Расчет на 1 плечо каскада за 0.5 периода. Транзистор 1 плеча должен отдавать мощность.

Выходная мощность, при которой необходим теплоотвод равна. Найдем по графикам и рассчитаем следующие величины (рис. 31) и (рис. 32):

из графика:

ток коллектора рабочей точки: ,

ток базы рабочей точки: ,

напряжение коллектор-эмиттер рабочей точки: ,

напряжение база-эмиттер рабочей точки:,

максимальный ток коллектора: ,

максимальный ток базы:,

максимальное напряжение база-эмиттер .

расчетные:

максимальный ток коллектора: ,

максимальное напряжение коллектор-эмиттер: ,

напряжение коллектор-эмиттер при :,

напряжение питания: ,

амплитуда тока базы :.

Мощность рассеяния определим по формуле:

, т.е. теплоотвод не нужен.

Выходное сопротивление выходного каскада:

.

Сопротивление делителя:

,

.

Делитель состоит из двух сопротивлений R₁₈иR₁₉. Примем, т.к. каскад симметричный.

Выберем номиналы резисторов из справочника[10]:

R₁₈– МЛТ 0.125 24 кОм5%,

R₁₉– МЛТ 0.125 24 кОм5%.

Выберем диоды VD1 иVD2 MD217.

Его параметры:

Диоды устанавливаются последовательно для обеспечения необходимого смещения.

Рассчитаем входное сопротивление каскада:

.

Напряжение на выходе оконечного каскада:

.

Коэффициент передачи каскада:

.

8. Расчет номиналов конденсаторов

Номиналы должны быть выбраны так, чтобы коэффициент линейных искажений на НЧ был не более заданного в ТЗ: ,. Выбранные номиналы будут определять АЧХ усилителя в области НЧ:

эквивалентная схема усилителя для выбора Cбудет иметь вид (рис. 33):

Рис. 33

Табл. 4. Основные параметры каскадов.

Каcкад
1		0.0006		6.25
2		0.0003		6
3		0.0007		6.25
4	653	215		2.9
5	150	15.2		1.32

Связь между каскадами осуществлена при помощи разделительных конденсаторов С₁,С₂,С_3,С₄,С_6,С₇. Для выбора номиналов конденсаторов воспользуемся коэффициентом частотных искажений (М_нч), значение которого задано и определяется формулой:

.

М_нчпо условию задаётся меньше 1.3.

.

Пусть , тогда:

,

.

Значения емкостей определяются по следующим формулам:

,

,

,

,

,

,

.

Для расширения полосы пропускания усилителя и обеспечения технического задания выберем емкости больше, чем рассчитанные:

Выберем ближайшие номиналы конденсаторов из справочника [10]:

C₁,C₂,C₃- К53-14 1 мкФ 16В10%,

C₄,C₅,C₆- К53-14 10 мкФ 20В10%,

C₇ - К50-6 100 мкФ 25В +80…-20%.

Тогда реальные постоянные времени будут:

,

,

,

,

,

,.

Соответственно пересчитаем коэффициенты частотных искажений:

,

,

,

,

,

,

.

Получим общий коэффициент частотных искажений , что соответствует техническому заданию.