2 Расчетная часть

2.1 Расчет усилителя мощности

Для получения наибольшего КПД и небольших габаритных размеров используем двухтактный усилитель мощности

Зададим КПД оконечных транзисторов =0.85:

Выходная мощность оконечных транзисторов

Сопротивление нагрузки выходных транзисторов для переменного тока:

Возьмем напряжение отсечки оконечных транзисторов Uкэmin=2.5В. Рассчитаем требуемое напряжение источника питания по формуле:

(2.1)

Из (2.1) получаем:

Выбираем стандартное значение напряжения источника питания:

Е0=45В

Амплитудное значение напряжения на выходе УМ:

Амплитуда выходного тока:

Максимальное напряжение на коллекторе Uk02maxE0, тогда максимальная рассеиваемая на коллекторе мощность:

Проверим работоспособность транзистора без теплоотвода. По справочным данным тепловое сопротивление данного транзистора Rthja2=25C/Вт, максимальная рабочая температура перехода Tj0max=Pko2maxRthja2+tamax=65C, а максимальная допустимая температура перехода Tjmax=150C. Делаем вывод, что радиатор не требуется.

Для транзистора КТ805А: , по справочным данным. Делаем вывод, что данный тип транзистора может быть использован в данном проекте.

На выходной ВАХ (рис 2.1) строим нагрузочную прямую оконечного транзистора. Определим токи базы при амплитудном и половине амплитудного значениях выходного тока:

По входной ВАХ Iб(Uбэ) (рис 2.3):

Построим проходную характеристику Iк(Uбэ) (рис. 2.2). По ней определим рабочую точку транзистора А0:

В рабочей точке по постоянному току определим h11 и h21:

Сопротивление в цепи эмиттера: RE=Rl - R2=5.29Ом.

В УМ будем использовать резисторы типа МЛТ-0.125Вт5%. Выбираем стандартное RE=5.6Ом.

Сопротивление смещения базы: .

Выбираем из ряда Rб=120Ом.

Переходим к выбору транзисторов и .

Размах коллекторного тока:

(2.2)

Амплитуда коллекторного напряжения для обоих транзисторов:

(2.3)

Максимальная мощность рассеяния:

(2.4)

Максимальное напряжение на коллекторе Uk01maxE0

По Uk01max и Рk01max выбираем подходящие транзисторы p-n-p и n-p-n структур, близкие по параметрам h21, Iкбобр: n-p-n – КТ503В, p-n-p – КТ502В.

(2.5)

На выходной ВАХ строим нагрузочную кривую по 3-м точкам (рис.2.3 и рис.2.5), максимального, минимального, среднего значения (вблизи рабочей точки) тока. По кривой определяем токи базы.

(для КТ503В)

(для КТ502В)

По входной ВАХ (рис 2.4 и рис 2.6) определим напряжения базы:

(для КТ503В)

(для КТ502В)

Значения токов и и соответствующие напряжения и близки по величине. Считаем транзисторы КТ503В и КТ502В приемлемыми.

h-параметры в точке покоя:

По входной ВАХ (рис 2.4 и рис 2.6) определим параметры h11. Поскольку входная ВАХ представлена прямой в логарифмическом масштабе(т.е. в виде lg(Iб)=KUб+B, где K и B - коэффициенты).

(2.6)

По ВАХ определим K1, K2 для обоих транзисторов:

.

Рассчитаем предоконечный транзистор Tf:

Зададимся величинами:

Рассчитаем сопротивления:

(2.7)

Rkf=15.47 кОм. Выбираем из ряда Rkf=15000 Ом.

Выбираем из ряда RЕf=1.3 кОм.

Сопротивление нагрузки постоянному току R_L=m Rkf=17.7 кОм.

Рассчитаем минимальный ток покоя:

(2.10)

;

Максимальная рассеиваемая мощность:

( справочное значение )

Ток покоя при комнатной температуре:

(2.11)

На выходной ВАХ транзистора Tf (рис. 2.7) строим нагрузочную прямую для постоянного тока, рассчитываем токи коллектора для максимального и 50%-ного уровня сигнала:

; (2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

(2.19)

По входной ВАХ Tf (рис. 2.8):

Так как Tf - КТ503В, то определим по входной ВАХ:

(2.20)

Амплитуда входного сигнала:

(2.21)

Расчет параметров нестабильности УМ.

Для транзистора T2: Iкб02=0.005А, А2=3 (для кремниевого КТ919Б)

Объединим транзистор T2 с резисторами RE Rб. Параметры такого составного транзистора:

Параметры нестабильности транзисторов и :

:

;

Объединим ранее рассчитанный составной транзистор с и :

;

Рассчитаем эквивалентные параметры совмещенных плеч эквивалентной схемы:

; Af=3 (кремниевый)

;

, выбираем стандартное

, выбираем стандартное

Рассчитаем нелинейные искажения, вносимые УМ.

Выходное напряжение на нагрузке:

- общее сопротивление, левее С1f

;

Определим глубину обратной связи, F:

Найдем размах ЭДС входного сигнала:

Определим амплитуды первых четырех гармоник на выходе УМ:

Коэффициент гармоник без учета внутренних обратных связей:

Коэффициент гармоник с учетом ОС:

Рассчитаем ток, потребляемый УМ от источника питания:

По выходной ВАХ T2 , отсюда:

;

Выходное сопротивление УМ:

Входной ток, потребляемый от источника сигнала:

Входное сопротивление:

Задаемся уровнем частотных искажений Gfб=-0.6

;

fб=6000 Гц– нижняя рабочая частота

Найдем емкость конденсатора фильтра:

Выбираем из ряда Сf=1мкФ К50-161мкФ50В-20+80%

Мрв=1.04

Выбираем из ряда Ср К50-165.1мкФ50В-20+80%

Выбираем из ряда Сef=1мкФ К50-161мкФ50В-20+80%