Расчет усилителя мощности

Усилители мощностиприменяются для усиления сигнала с целью обеспечения заданной мощности в нагрузке. Усилители мощности бывают однотактные и двухтактные, трансформаторные и бестрансформаторные. Однотактные усилители часто применяют при относительно малых мощностях. Как правило, в однотактной схеме выходной транзисторработает в режиме классаА, в двухтактной схеме выходные транзисторы - в режимах

классов АВ или В.

В данной курсовой работе рассчитываются двухтактные бестрансформаторные усилители. Для питания усилителей используются один или два источника напряжения.

К основным характеристикам усилителя мощности относятся: мощность в нагрузке, напряжение питания, коэффициенты усиления и нелинейных искажений, коэффициент полезного действия (КПД), полоса пропусканияи др.

При расчете усилителя мощности обычно бывают заданы мощность в нагрузкеи сопротивление нагрузки. Расчет усилителей мощности производится графоаналитическим или аналитическим методами.

Ниже приведены примеры расчетов усилителей мощности.

Пример 1. Расчет бестрансформаторного усилителя мощности с однополярным питанием

Принципиальная электрическая схема усилителя мощности приведена на рис. 2.

Транзистор VT1 УМ работает в режиме класса А. Выходные транзисторы VT4, VT5 работают в режиме АВ. "Вольт-добавка" в схеме осуществляется с помощью

конденсатораC₂. В режиме покоя на нижней пластине конденсатора C2 имеется напряжение . На верхней пластине с учётом того, что обычно принимается,иU_{кэ 1}=, напряжение составляет. Соответственно напряжение на конденсаторе будет_. При достаточно большой постоянной времени это напряжение во время работы усилителя не изменяется.Если сигнал на выходе максимальный, т.е., постоянная составляющая на выходе (левая пластина конденсатораC₄ и нижняя – C₂ приближается к значению, а напряжение питания каскада на транзистореVT1 в точкесоединения R₂ и R₄ будет . Таким образом,напряжение питания каскада предварительного усиления на транзистореVT1 будет выше напряжения . Это позволяет получить на базе выходного транзистораVT4 напряжение усиливаемого сигнала выше, чем , что требуется для схемы с общим коллектором, чтобы обеспечить максимальное использование напряжения питанияи наибольший коэффициент полезного действия (КПД) выходного каскада.

С помощью резистора R₁и конденсатора C₅обеспечивается отрицательная обратная связь усилителя по напряжению.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема УМ с однополярным питанием

На транзисторах VT2, VT3 собрана защита УМ от перегрузки, которая работает

следующим образом. При большом входном сигнале (больше номинального) в выходномкаскаде может возникнуть перегрузка транзисторов VТ4, VT5 по току, из-за увеличения напряжения источника питания больше номинального или подключения к УМсопротивления нагрузкименьше номинального значения. Когда ток в нагрузке имеет номинальное значение, то он вызывает малое падение напряжения нарезисторах R₇, R₈, поэтому транзисторы VT2, VT3 закрыты.

При увеличении токанагрузки возрастает падение напряжения на резисторах R₇, R₈ и транзисторы VT2, VT3 приоткрываются и прикрывают транзисторыVT4, VT5, тем самым ограничивая значение выходного тока на уровне максимально-допустимого значения. Возрастающий ток коллектора транзистораVT2 уменьшает ток базы транзистора VT4. Аналогично работают транзисторыVT3 и VT5.