2.2 Расчет предварительного усилителя

В предварительном усилителе используем транзистор КТ503В. Напряжение источника питания Ек=15В.

Параметры транзистора КТ503В: Uкэмах=60В; Ркдоп=350мВт. ВАХ транзистора КТ503В представлена на рис.2.12.

Рассчитаем ток короткого замыкания: Iкз=Ек/R , где R=Rк+Rэ

Примем Rк=Rн=200Ом, R=2Rн=400Ом, тогда Rэ= 200 Ом.

Токи и напряжения рабочей точки:

Iко=16мА, Uкэо=7В, Iбо=200мкА, Uбо=0.675 В

Iделит5Iбо=1.0мА.

Рассчитаем сопротивление делителя:

R2=(Uбо+IэоRэ)/Iдел=3208Ом, выбираем R2 =3.3кОм;

R1=(Ек-IделR2ГОСТ)/(Iдел+Iбо)=7923Ом, выбираем R1=8.2кОм; R1║R2=2353Ом; rвх=U/I=0.05/0.00012=417Ом.

Так как сопротивление делителя R1║R2 много больше входного сопротивления транзистора rвх, значит сопротивления делителя рассчитаны верно.

Рассчитаем ПУ по переменному току:

;

;

Рисунок 2.11 – Схема замещения каскада ОЭ

Rвх=Rделит║h11Э=310Ом. Поскольку Rделитh11Э, Rделит не будет шунтировать вход транзистора.

RГ=3RВХ=930 Ом; IВХ=Iбh11Э/RВХ=276мкА; Евх=IВХ(RГ+RВХ)=0.344В;

UВЫХ=Iбh21ЭRК║RН=1.2В; =UВЫХ/Евх=3.49;

=(RГ+RВХ)/RН=21.3; ==74.33;

RВЫХ=RК║(1/h22Э)=77Ом;

Рассчитаем нелинейные искажения для ПУ:

Iкmaх=26мА; Iкmin=9мА;I2=13мА; I1=22мА; Iко=16мА;

Iкm1=(Iкmaх+I1-I2–Iкmin)/3=7.6610^-3A;

Iкm2=(Iкmaх –2Iко+Iкmin)/4=0.7510^-3A;

Iкm3=(Iкmaх –2(I1–I2)–Iкmin)/6=0.1710^-3A;

Iкm4=(Iкmaх –4(I1–I2)+Iкmin+6Iко)/12=8.510^-6A;

==1.32%

2.3 Расчет генератора тактовых импульсов

Схема ГТИ – на 3-х инверторах приведена в разделе “Синтез структурной и принципиальной схемы”.

Напряжение питания: Епит=15В

UВЫХ1=15В. Выбираем кварцевый резонатор на частоту f_кварц=768 кГц. Со=15пФ; Т=1/f_кварц=1.310^-6 с;

Выбираем С: К10-25510пФ500В группа ТКЕ М750

(высокоточный керамический конденсатор).

Выразим R:

выбираем R=2.2 кОм.

2.4 Расчет фильтра

В качестве фильтра будем использовать последовательное соединение нескольких полосовых фильтров 2-го порядка с параллельной обратной связью. Схема приведена на рис.1.3.

Резонансная частота: f=6 кГц.

Выберем коэффициент в области пропускания K=1.

Найдем f1, f2 – граничные частоты области пропускания.

Наклон ЛАЧХ фильтра - 40 дБ/дек, тогда:

,

отсюда получаем: , аналогично получаем

Добротность фильтра:

Выберем С=С1=С2 керамические емкости К10-25500В560пФ группа ТКЕ М750.

Рассчитаем:

Выбираем из стандартного ряда:

Все сопротивления типа С2-29В-0.125Вт1%

Рассчитаем:

Выбираем типа С2-29В-0.125Вт1%.

Проверим: .

В фильтре используем ОУ – КР140УД6Б

- ограничение на сопротивление цепи ОС фильтра.

Определим коэффициент гармоник фильтра

Разложение меандра в спектр (ряд Фурье):

,

где , - напряжение стабилизации стабистора в ограничителе.

Определим коэффициенты передачи для гармоник (для фильтра 4-го порядка наклон ЛАЧХ – 80дБ/дек)

,

где KN – коэффициент усиления N-ой гармоники.

Рассчитаем коэффициент гармоник:

Делаем вывод, что фильтр данного порядка не подходит, так как подавление высших гармоник слишком мало.

Определим коэффициенты передачи для гармоник:

- наклон ЛАЧХ для фильтра 6-го порядка

Делаем вывод, что данный фильтр подходит, следовательно, берем 3 фильтра 2-го порядка.

2.5 Устройство согласования ГТИ и фильтра

На вход фильтра мы должны подать напряжение в виде меандра заданной частоты. Для этого после ГТИ поставим счетчик импульсов К176ИЕ2, на входе которого получим , затем для получения меандра поставим ИМС К176ТМ2, содержащую 2 D-триггера. Каждый триггер делит частоту на 2, и на выходе получается требуемая частота (f=20кГц). С выхода триггера сигнал подаем на инвертор с высокой нагрузочной способностью, а затем на ограничитель амплитуды.

Выбираем для ограничителя стабистор КС115А I_ст=I_max=3мА, U_ст=1.45В

, ориентировочное значение, считая =15В

Выбираем R_б=4.7кОм МЛТ-0.125Вт

Выберем С=1мкФ;

2.6 Введение отрицательной обратной связи

У двухтактного усилителя мощности коэффициент нелинейных искажений =3.5%, у предварительного усилителя =1.32%, поэтому для снижения коэффициента нелинейных искажений мы вводим отрицательную обратную связь. Зададим _ос=_задан -_фильтр=0.32%–0.04%=0.28%

Вводим ООС по напряжению со сложением напряжений.

где K=K_пуK_ум=610.6

Определим :

Выбираем R_ОС=750Ом МЛТ-0.125Вт5%