2.4. Усилитель мощности 1

Как видно из предыдущего пункта усилитель мощности 1 должен развить выходную мощность в 0,24Вт. Схема усилителя мощности 1 совпадает со схемой усилителя мощности 2 и приведена на рис 5.

Рис 5. Принципиальная схема усилителя мощности 1.

В качестве активного элемента выбираем кремниевый мезапланарный n-p-n транзистор КТ 603Б. Приведем характеристики этого транзистора:

• граничная частота f_Т=200МГц;

• максимально допустимый ток базы I_Бмах=0,05А;

• максимально допустимый ток коллектора I_Кмах=0,6А;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ мах доп}=80В;

• емкость коллекторного перехода С_к=15пФ;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_К=25пс;

• постоянная рассеиваемая мощность Р_Кспр=0,5Вт;

• индуктивность эмиттерного вывода L_э=3нГн;

• статический коэффициент передачи по току h_21Э=10...80;

• температура перехода t_п=120˚С.

Задаемся напряжением источника питания:

Е_К берём 12В;

Ток первой гармоники определим следующим способом:

Задаются углом отсечки θ=90°,тогда

Учитывая, что коэффициент передачи по току на рабочей частоте равен определим максимальный базовый ток:

Крутизну по эмиттерному переходу находим по формуле:

Теперь найдем ряд интересующих нас сопротивлений:

• сопротивление эмиттерного перехода:

• сопротивление рекомбинации:

• омическое сопротивление базы:

Далее определим характерные для этого транзистора частоты:

1.

2.

3.

Для того чтобы окончательно удостоверится в правильности выбора транзистора проварим условие (*)

f_β f_S f₀ f_T f_α

7МГц 36МГц 59МГц 200МГц 340МГц

Рис5. Проверка транзистора

Как видно из рис.4. условие (*) выполняется.

где

;(γ₁(θ_вч)=0,7);

Тогда коэффициент усиления найдем по формуле:

Следовательно, мощность, которую необходимо подать на вход этого каскада, составляет:

Расчет выполнен в соответствии с [2,3]

Поскольку мощность которую необходимо подать на вход усилителя мощности Р_ВХ.УМ1=31мВт меньше выходной мощности автогенератора (50 мВт), то расчет усилителей мощности закончен.

3.Расчет нч-тракта

3.1.Выбор микрофона

Микрофон выбираем исходя из заданного диапазона модулирующих частот F=100...8000 Гц.

Выбираем микрофон МД-66, который имеет следующие характеристики: частотный диапазон F=100..10000 Гц, номинальное сопротивление R_ном=250 Ом, чувствительность холостого хода на частоте 1кГц Е_min=2мВ/Па.

По графику (в соответствии с [5]) находим стандартный уровень N_ст=-50дБ.

Рекомендуется выбирать номинальное сопротивление нагрузки в несколько раз выше выходного сопротивления микрофона R_н=5R_i=5*250=1,25кОм, получается режим близкий к режиму холостого хода, но при этом напряжение на нагрузке оказывается почти в два раза выше, чем в режиме согласованного включения. В данной работе в качестве нагрузки используется микрофонный усилитель, имеющий входное сопротивление R_вх=1,5кОм. ( в соответствии с [5])

Тогда напряжение на нагрузке составит

.

Мощность отдаваемая в нагрузку

Таким образом необходимый коэффициент усиления по мощности низкочастотного тракта составляет К_Р=10lg(0.1Вт/0,01мкВт)=70дБ. Это усиление осуществляется на микросхеме: К174УН3. Расчет выполнен в соответствии с [8]