5. Проектирование выходной части

По заданию усилитель должен иметь выходной ток 0,5А, при нагрузке 40Ом и обеспечивать погрешность коэффициента усиления в полосе рабочих частот не более 0,5%.

Рис. 6 выходной каскад

Оценим максимальное выходное напряжение при нагрузке 40 Ом и токе на выходе усилителя 0,5А.

Основываясь на данных, полученных из расчета, для выходной части используем микросхему К140УД26 в неинвертирующей схеме включения. Выходной каскад имеет коэффициент усиления равный 2. Так как для ОУК140УД26 сопротивление нагрузки должно быть не менее 2кОм используем усилитель мощности на транзисторах VT1,VT2 и VT3,VT4(Приложение 2). Такие схемы позволяют получить большие выходные токи и обеспечивают получение малых выходных сопротивлений. Каждое из плеч выходного усилителя мощности работает в течение одного полупериода. Диоды VD1, VD2 и VD3,VD4 (КД519Б U_обр=40В, I_пр=30mА) служат для перевода работы транзисторов. С помощью резисторов R12 и R13 задаётся ток диодов и падение напряжения на них. Резисторы R14 и R15 введены для защиты выходного каскада от короткого замыкания выходных зажимов (их выбираем так, чтобы при R_нагр =0 токи транзисторов не превышали допустимые). Максимальная амплитуда выходного тока ОУ равна:

Коэффициент усиления по току для транзисторного каскада:

Так как h_21э у одного транзистора, у которого I_Kmax позволяет обеспечить в

нагрузке нужное значение тока, находится в пределах 20÷50, используем два плеча выходных транзисторов. Таким образом, по ориентировочной оценке два плеча обеспечит получение требуемого коэффициента усиления по току с достаточно большим запасом.

Определившись со схемой приступим к выбору транзисторов, согласно следующим условиям:

U_{K max K} <1/2 E ≤ 1/2 U_КЭmax ;

I_{K max K} <I_{K max} ;

P_{H max} <1/4 U_КЭmax∙I_{K max} ;

P_Hmax<(2÷3)P_Kmax ;

КТ815А – транзистор кремниевый n-p-n усилительный

h_21э=40, U_{КЭ макс}=25В, I_{K макс}=1,5А.

КТ814А – транзистор кремниевый p-n-p усилительный

h_21э=40, U_{КЭ макс}=25В, I_{K макс}=1,5A.

P_Hmax(2÷3)<P_Kmax ;

Р_Н=1/2U_m<1/2*1*10=5 Вт ;

Выбрав равным 2кОм рассчитаем параметры сопротивлений:

Рассчитываем коэффициент частотных искажений:

Глубина обратной связи:

.

Погрешность коэффициента усиления в полосе рабочих частот:

.

Коэффициент частотных искажений:

Общий коэффициент частотных искажений измерительного усилителя:

Погрешность коэффициента преобразования в рабочем диапазоне частот:

()*100%=0,0267% , что удовлетворяет условию ТЗ 1%.

Расчет температурного дрейфа напряжения смещения всей схемы :