2. Усилитель на двух усилительных подсхемах

Измерим частотные характеристики коэффициента усиления усилителя (рис. 3.1). Определим и убедимся, что она достаточно велика.

Рис. 7.1

Верхняя граничная частота такого усилителя высока. Это еще раз подтверждает то, что он подходит.

4. Проектирование мощного выходного каскада усилителя

   1. Схема выходного каскада

На рис. 8.1 представлена схема усилителя на двух ОУ с мощным выходным каскадом (ВК). Для экономии места на рисунке не приведена усилительная подсхема DA1 (, ,,).

Рис. 8.1

2. Назначение и функционирование выходного каскада

Этот каскад (VT1 –VT4;R6 –R9) предназначен для получения большого тока нагрузки. Интегральный операционный усилитель серии 741 имеет максимальный ток нагрузки, что явно недостаточно для нашего усилителя.

ВК усиливает только по току. По напряжению его коэффициент передачи близок к 1 (повторитель напряжения). Действительно, транзисторы VT1иVT3 по одному путиитранзисторы VT2иVT4по другому пути – каскады с общим коллектором. Эти каскады не инвертируют фазу входного сигнала и имеют коэффициент передачи по напряжению,близкийкединице.

Выходной каскад (рис. 8.1)– двухтактный каскад режима класса АВ.При положительном выходном напряжении транзистор VT3 находится в активном усилительном режиме, транзистор VT4 – в области отсечки, т. е. практически полностью обесточен; при этом ток нагрузки течет по цепи: положительный источник питания – коллектор-эммиттер транзистора VT3 – резистор R8 – цепь нагрузки - общая шина. При отрицательном выходном напряжении транзисторVT4 находится в активном усилительном режиме, транзистор VT3 – в области отсечки; при этом ток нагрузки течет по цепи: общая шина – цепь нагрузки - резисторR9 – эммиттер-коллектор транзистора VT4 – отрицательный источник питания.Наличие двух источников питания позволяет обеспечить двуполярный диапазон изменения выходного напряжения .

Режим класса АВ создается введением транзисторов VT1, VT2.Падение напряженияприоткрывает транзисторы VT3иVT4при выходном напряжении ВК, близком к нулю. Черезэти транзисторы течет некоторый начальный сквозной ток , при этом рабочая точка транзисторовVT3иVT4выводится на начало линейного участкавходной характеристики биполярного транзистора (рис. 9.1 - точка АВ), что минимизирует нелинейные искажениявыходного напряжения ВК и всего усилителя. Резисторы R8 и R9 необходимыдля ограничения сквозного тока.

Рис. 9.1

3. Расчёт выходного каскада

Дано: – статический коэффициент передачи по току транзистора в схеме с общим эммитером (для всех транзисторов).

Определим минимальное сопротивление нагрузки:

Сопротивление выбираем из условия обеспечения напряжения при. В этом режиме через транзисторVT1 течет минимальный ток . Пусть он будет 1 мА (меньше нельзя, так как транзистор потеряет усилительные свойства). Через базуVT3 течет максимальный ток:

Аналогичным образом определяется и:

4. Максимальные мощности, рассеиваемые на выходном каскаде

Мощность рассеяния на коллекторе транзистора :

Транзисторы VT3 и VT4 нужно устанавливать на теплоотвод, так как допустимая мощность рассеивания не должна превышать 2-4 Вт.

Транзисторы VT1 и VT2 можно использовать без теплоотвода.

Определим максимальную мощность на при:

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована схема высококачественного усилителя переменного тока, состоящая из двух усилительных подсхем:

• выходная подсхема реализуется на неинвертирующем РУ, что позволяет получить большое входное сопротивление;

• входная схема реализуется на основе инвертирующего РУ, используется для получения выходного коэффициента усиления всего усилителя.

Усилитель, основанный на двух усилительных подсхемах, позволяет получить высокую верхнюю граничную частоту при выборе примерно одинаковых по модулю коэффициентов усиления инвертирующего и неинвертирующего РУ.