
- •Пояснительная записка
- •1. Обзор технической литературы
- •Классификация усилителей
- •Принципы построения многокаскадных усилителей
- •Усилители с непосредственной связью между каскадами
- •Усилители с rc-связью между каскадами
- •Усилители с трансформаторной связью между каскадами
- •Усилители на основе оу
- •Усилители на имс частного применения
- •Усилители мощности
- •1.8.1. Режимы работы транзисторов в выходных каскадах
- •1.8.2. Однотактные выходные каскады
- •1.8.3. Трансформаторные двухтактные выходные каскады
- •1.8.4. Безтрансформаторные выходные каскады
- •1.8.4.1. Схемы безтрансформаторных выходных каскадов
- •1.8.4.2. Расчёт бестрансформаторных выходных каскадов
- •1.8.5. Особенности выходных каскадов на пт
- •1.8.6. Схемы усилителей мощности на основе имс
- •1.8.7. Применение интегральных оу в усилителях мощности
- •Синтез структурной схемы
- •Расчет 1 каскада (инвертирующий на оу)
- •Расчет 2 каскада (неинвертирующий на оу)
- •Расчет 3 каскада (инвертирующего на оу)
- •Расчет 4 каскада (инвертирующий оэ на vt)
- •Расчет двухтактного усилителя мощности (оконечного каскада)
- •Расчет номиналов конденсаторов
- •Расчет ачх усилителя
- •Принципиальная схема широкополосного усилителя
- •Анализ ачх усилителя
- •11.1. Анализ ачх усилителя в области низких частот
- •11.2. Анализ ачх усилителя в области высоких частот
- •Оценка устойчивости схемы
- •Расчет коэффициента нелинейных искажений усилителя
- •Оценка работы схемы усилителя
- •14.1. Оценка работы схемы на нч
- •14.2. Оценка работы схемы на вч
- •Расчет источника питания ивэ
- •Список используемой литературы
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 |
|
50106 |
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 кОм5%,
R19– МЛТ 0.125 24 кОм5%.
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:
.
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,С3,С4,С6,С7. Для выбора
номиналов конденсаторов воспользуемся
коэффициентом частотных искажений
(Мнч), значение которого
задано и определяется формулой:
.
Мнчпо 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 16В10%,
C4,C5,C6- К53-14 10 мкФ 20В10%,
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.