Исходные данные для расчета:

- максимальная выходная мощность усилителя, Вт;

- сопротивление нагрузки, Ом.

Расчет

1. Определяем с небольшим запасом мощность, отдаваемую транзистором VT4 в нагрузку

, Вт.

2. Находим амплитуду тока коллектора транзистора VT4 .

3. Вычисляем амплитуду выходного напряжения

.

4.Находим напряжение питания УМ и округляем его до ближайшего из ряда рекомендованных напряжений [6]

,

где - остаточное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистораVT4;

для кремниевых транзисторов;

для германиевых транзисторов.

5. Вычисляем мощность, рассеиваемую транзистором VT4 за период сигнала:

.

6. Из справочника [7]или приложения 1выбираем типы транзисторов VT4, VT5, составляющих комплементарную пару, с примерно одинаковыми параметрами из условия

где - максимальное напряжение коллектор-эмиттер выбранного типа транзистора;

- максимальный импульсный ток коллектора;

- максимальная мощность транзистора на коллекторе. Выписываем основные технические данные выбранных типов транзисторовVT4,VT5.

7. Рассчитываем, если требуется, площадь радиаторов под транзисторы VT4, VT5 оконечного каскада по формуле

,

где - температура перехода транзистора, °С,

- максимальная температура окружающей среды, °С,

- тепловое сопротивление выбранного типа транзистора переход-корпус, °С/Вт.

Максимальную температуру окружающей среды выбираем произвольно с учетом предполагаемой области использования усилителя.

8. Вычерчиваем из справочника семейство статических выходных и входных характеристик транзистора VT4. На рис. 3 приведено семейство статических выходных и входных характеристик транзистора.

Семейство а) выходных и б) входных характеристик транзистора

а)

Рис. 3. Семейство а) выходных характеристик транзистора

ТП - точка покоя

б)

Рис.3. Семейство б) входных характеристик транзистора

9. На семействе выходных ВАХ транзистора вычерчиваем динамическую нагрузочную характеристику. Выбираем положение точки покоя транзисторов VT4, VT5. Определяем с помощью графиков значения

10. Находим амплитуду напряжения между базой и эмиттером транзистора VT4

.

11. Вычисляем амплитуду тока базы транзистора VТ4

.

12. Определяем амплитуду напряжения на входе выходного каскада

.

13. Перейдем к определению параметров транзистора VT1. Находим значение напряжения коллектор-эмиттер транзистора VT1 в точке покоя

.

14. С учетом «вольт-добавки» находим напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT5

15. Вычисляем напряжение коллектор-эмиттер транзистора VТ4в точке покоя

.

16. Составляем уравнения для амплитуды тока коллектора транзистора VT1и тока коллектора в точке покоя

Решаем полученные уравнения с учетом, что обычно, находимR4 и R2

.

Находим значение резистораR₂и округляем его до ближайшего значения ряда Е24 из справочника [8] или приложения 2.Так поступаем дальше для всех рассчитанных значений резисторов и конденсаторов.Находим значение тока , а затем. Значения токаи напряженийидля транзистораVT1 берем из семейства входных ВАХ (рис. 3б) выбранного типа транзистора.

17. Выбираем из справочника [7] тип транзистора VT1 из условий

,

где - максимальный постоянный коллекторный ток выбранного типа транзистора.

Выписываем основные технические данные транзистора.

18. Вычисляем падение напряжения на конденсатореC₂

.

Тогда

.

Убеждаемся, что транзистораVT1.

19. Находим напряжение смещения

.

20. Определяем значение резистораR₃

,

тогда .

Проверяем необходимость шунтирования резистора R₃емкостью.

Если

то конденсатор C₃не требуется. Входное сопротивление (выбирается из справочника c учетом минимального значения ) или можно принять равным 30…100 Ом.

21. Выбираем значения конденсаторовC₂,C₃ ориентировочно

= (1...100) нФ.

Из справочника [9] или приложения 3выбираем стандартный тип конденсаторовC₂,C₃.

22. Вычисляем значение резистора R₁

- минимальное значение коэффициента усиления транзистора по току, включенного по схеме с общим эмиттером,

.

Значение конденсатора уточняем при наладке схемы усилителя. Моделирование работы схемы усилителя в программеMultisimпоказало, что типовое значение конденсаторасоставляет 2 мкФ.

23. Определяем значение емкости разделительного конденсатора C₁

,

где ,

- минимальная рабочая частота, Гц,

- входное сопротивление транзистора, Ом,

- коэффициент нелинейных искажений, дБ.

Принимаем

.

Значение сопротивления транзистораVT1 выбирается из его паспортных данных или семейства входных ВАХ.

24. Рассчитываем параметры схемы защиты усилителя от перегрузки. Выбираем типы транзисторов VT2, VT3. Эти транзисторы должны работать при малых напряжениях, т.е. должны иметь малое остаточное напряжение. Желательно использовать транзисторы с наибольшим . Граничная частота работы должна быть больше, чем у транзисторовVT4, VT5.

25. Находим значения резисторов R₇, R₈иR₅, R₆

где (напряжение отпирания транзисторовVT4, VT5),

Если в справочных данных семейства входных и выходных ВАХ выбранных типов транзисторов не приведены, тогда расчет следует проверить, используя другие технические данные, приведенные в справочнике.

26. Приблизительно оцениваем КПД усилителя по формуле

,

где .

Мощности, выделяемые на резисторах, рассчитываются по формуле

где иможно найти в расчетах резисторов.

27. Найдем ток, потребляемый усилителем

Потребляемый усилителем является выходным током стабилизатора.