4.2 Расчёт предоконечного каскада

Из расчёта каскада на транзисторах VT4 и VT5 видно, что транзистор VT3 должен обеспечивать оба транзистора токами базы по 3 мА. В приближении это означает, что максимальный ток коллектора транзистора VT3 должен быть больше 3 мА.

Такой ток может обеспечить следующий n-p-n транзистор:

Vt3 – кт315в

Его предельно допустимые параметры:

Выходные ВАХ этого транзистора представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 – Выходные характеристики транзистора КТ315В

Одним из параметров, который также послужил причиной выбора данного транзистора, является максимальная мощность коллектора Pkmax. У КТ315В этот параметр равен

. В рассчитываемом УМЗЧ этот транзистор не будет нуждаться в охлаждающем устройстве.

Зная ток на базах транзисторов VT4 и VT5 и подбирая ток коллектора от VT3, находятся токи на резисторах R7 и R6:

, гдепринимается равнымтоку .

Падения напряжений на резисторах R6 и R7 находятся из следующего условия:

Здесь U8 – это падение напряжения на резисторе R8, (так как).

Резистор R8 по постоянному току вместе с входным сопротивлением транзистора VT3 () определяют входное сопротивление предоконечного каскада. Для того чтобы это сопротивление было сравнительно большим необходимо сопротивление резистораR8 взять порядка кОм. Пускай R8=960 Ом, тогда входное сопротивление предоконечного каскада равно:

Пусть на участке коллектор-эмиттер транзистора VT3 действует напряжение =3 В. По рисунку 10 - =15 мА. Тогда:

Зная, что отношение тока на резисторе R7 к току на резисторе R6 равно 1,33 можно предположить, что отношение напряжений U6 к U7 при рассмотрении только предоконечного каскада также будет равно 1,33. Тогда:

Зная это можно определить параметры резисторов R6 и R7:

Сопротивление нагрузки для предоконечного каскада - .

Как и в предыдущем пункте определяем мощность, выдаваемую транзистором и мощность, рассеиваемую в нагрузке:

По рисунку 10 определяется амплитудное значение тока базы транзистора VT3:

4.3 Расчёт входного каскада и цепи обратной связи

Входной каскад проектируемого усилителя выполнен на дифференциальном каскаде. Данный каскад, как уже говорилось выше, обладает большим входным сопротивлением. Большое входное сопротивление необходимо для согласования входа УМЗЧ с источником сигнала.

Транзисторы VT1 и VT2 имеют одинаковые параметры. Транзистор VT1 должен обеспечивать базу транзистора VT3 током 0,22 мА. По справочной литературе был выбран следующий транзистор:

Vt1, vt2 – кт209в

Его выходные характеристики представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Выходные характеристики транзистора КТ209В

Пусть на участке коллектор-эмиттер транзистора VT1 действует напряжение . По рисунку 11 определяется ток коллектора (учитывая то, что этот транзистор работает в режиме А):. Тогда, зная ток на базе транзистораVT3, и учитывая, что , определяется сопротивление резисторовR2 и R3:

И в одной и в другой формуле берётся удвоенный ток коллектора из-за того, что на оба резистора поступают токи от двух транзисторов: VT1 и VT2.

В схему проектируемого усилителя включена цепь отрицательной обратной связи (ООС), которая охватывает весь усилитель и подключается к смесительному каскаду, выполненному на транзисторе VT2. Она уменьшает коэффициент усиления и понижает уровень сигнала на выходе. Однако ООС необходима так как она улучшает стабильность усиления; снижает уровень нелинейных искажений сигнала; определяет полосу рабочих частот усилителя. В данном усилителе цепь ООС составляют следующие элементы: .

Коэффициент усиления схемы с ООС определяется по следующей формуле:

, где - коэффициент обратной связи.

Коэффициент ещё можно определить следующим образом:

, где- входное сопротивление для цепи ООС, образованное параллельным соединением цепи R4C2 с входным сопротивлением транзистора VT2 (VT2 включён по схеме с ОК).

Сопротивление резистора R5 можно найти из следующего условия:

Коэффициент передачи по напряжению усилителя без ООС:

Зная коэффициент передачи по напряжению можно найти сопротивление резистора R4 из следующего выражения:

Для определения входного сопротивления транзистора VT2 необходимо определить его h11 и h21 (по рисункам 12 и 11 соответственно).

Так как транзистора VT2 одновременно представляет собой выходное сопротивление каскада ОК, то его входное сопротивление следует находить следующим образом:

Рисунок 12 – Входная характеристика транзистора КТ209В

Ёмкость конденсатора С2 можно определить, зная нижнюю частоту полосы пропускания, из следующей формулы:

Соответственно ряда Е24 – 3 мкФ

Зная параметры R4, Rin2 и С2 можно найти величину :

Так как эта цепь ООС частотнозависимая, то и глубина обратной связи тоже будет меняться с изменением частоты входного сигнала. На рисунках 13 и 14 приведены соответственно зависимости

Рисунок 13 – Зависимость реактивного сопротивления ХС2 от частоты сигнала

Рисунок 14 – Зависимость глубины ОС от частоты сигнала

Из рисунка 14 видно, что величина F максимальна при частоте равной Fн и равна 2,32, а минимальна при частоте Fв и равна 1,98. Среднее значение глубины ОС, 2,15, достигается при частоте.

Сопротивление резистора R1 берётся равным сопротивлению резистора R5

Также на входе схемы присутствует разделительный конденсатор С1. Он предотвращает поступление постоянного тока, так как при частоте его сопротивление будет равно бесконечности. Достаточно будет взять конденсатор ёмкостью 10 мкФ.