Vt3: кт 892а (n-p-n)

Vt4: кт 892а (n-p-n)

Параметры транзистора КТ 892А:

;

;

;

;

;

Т.к. >300, потребуются составные транзисторы по схеме Шиклаи и Дарлингтона. На рисунке 4 приведён вариант выходного каскада на составных транзисторах, в котором верхнее плечо построено по схеме Дарлингтона, а нижнее – по схеме Шиклаи.

Рисунок 4.

6. Пользуясь параметрами выбранных транзисторов VT3”,VT4”, определим требования к VT3’, VT4’.

а) Амплитуда базы ведомого транзистора:

б) Ток базы ведомого транзистора в рабочей точке:

где - ток покоя выходного транзистора в режиме В.

7. Ведомые транзисторы непосредственно связаны с ведущими, поэтому:

Для уменьшения нелинейных искажений в ведущих транзисторах постоянный ток коллектора у них делают больше постоянного тока базы ведомых транзисторов, включая дополнительные резисторы Rб3,Rб4:

8. Определим Rб3,Rб4:

9. Определяем рассеиваемую на ведущих транзисторах мощность:

10. Выбираем ведущие транзисторы. Критерии, кроме ,те же:

Выбрали транзистор n-p-n КТ 828А.

Параметры транзистора КТ 828А:

;

;

;

11. Определяем амплитуду тока базы ведущего транзистора

12. Необходимо проверить, смогут ли выходные транзисторы нормально работать без дополнительного теплоотвода. Максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при заданной температуре окружающей среды

и отсутствии радиатора определяется выражением:

где соответственно максимальная рабочая температура перехода коллектор-база и тепловое сопротивление промежутка переход-среда.

Согласно условиям эксплуатации данные транзисторы должны работать с дополнительными теплоотводами, т.е. с радиаторами. Тепловое сопротивление радиатора и площадь его поверхности определяется с помощью следующих выражений:

13. Определяем постоянный ток и мощность, потребляемые от источника питания, и коэффициент полезного действия:

2.3. Расчет предоконечного каскада.

Определим напряжение смещения оконечного каскада (напряжениями на резисторах R₉ и R₁₀ , как правило, можно пренебречь):

Амплитуда тока базы выходных транзисторов

где .

Входное сопротивление оконечного каскада:

Перейдем непосредственно к расчету.

1. Задаемся током покоя:

2. Рассчитываем R₇

Из ряда Е12

3. Выбираем VT2 по следующим параметрам:

Выбираем транзистор VT2: KT 3107Д

Параметры транзистора КТ 3107Д:

;

;

;

4. Расчет цепи смещения:

Цепь смещения выбирается на транзисторе, т.к. требуется обеспечить температурную стабилизацию для автомобильной апаратуры. Диапазон рабочих температур -20…+50 . Типовая схема на рисунке5.

Рисунок 5.

а) Находим ток делителя:

б) Выбираем по допустимому току:

Беремтранзистор КТ3102А с параметром:

в) Определяем :

г) Определяем ,учитывая, что номинальный режим соответствует среднему положению движка:

5. Определяем входное сопротивление ПОК. Оно практически определяется входным сопротивлением транзистора.

и

6. Определим коэффициент усиления каскада по напряжению:

2.4. Расчётвходного каскада

Рассмотрим схему с дифференциальным каскадом на входе.

1. Задаемся током :

2. Выбираем VT1 по критериям:

Выбираемтранзистор КТ3102А с параметрами:

;

3. Определяем R₂:

Из ряда Е12

4. Определяем R₃:

где ;

Из ряда Е12

5. Расчет цепи обратной связи.

Цепь ОС связывает выход усилителя (точка “0”) с переходом внутренняя база-эммитер транзистора VT1. Величина коэффициента β для этой схемы определяется выражением.

;

где ;

;

- выходное сопротивление предыдущего каскада

Коэффициент петлевого усиления равен:

где - коэффициенту усиления входного каскада.

- внутренняя крутизна транзистора.

- входное сопротивление каскада наVT3.

- коэффициент усиления предоконечного каскада.

- коэффициент усиления оконечного каскада.

Для выбора величины сопротивления R₅воспользуемся выражением:

Для сохранения идентичности режимов транзисторов VT1 иVT2 сопротивлениеR₁выбирается равным величине резистораR_5.

R₁ = R₅ = 1200 (Ом)

Из ряда Е12

Входное сопротивление усилителя:

Для устранения возможности самовозбуждения на высоких частотах частотную характеристику коэффициента петлевого усиления ограничивают за счёт включения конденсатора С₂, определяемого по выражению:

Рассчитаем величины емкостей ,по формуле:

где - затухание ( в разах)

Рассчитаем ;для него

Из ряда Е24

Рассчитаем :

Для C₃расчет можно упростить. Емкость С₃находится в петле обратной связи. Искажения, вносимые этой емкостью, будут уменьшены в глубину обратной связи (вFраз), поэтому её величина может быть рассчитана, исходя из следующих соображений. Сопротивление этой емкости на нижней частоте диапазона должна быть заметно меньше, чемR₅:

Из ряда Е24

Определим коэффициент усиления по напряжению рассчитанного усилителя мощности:

Определим требуемое входное напряжение при номинальной выходной мощности:

2. Расчет узлов предварительного усилителя

3.1. Расчет мостового регулятора тембра.

Схемы усилителей мощности, рассчитанные выше, обладают достаточно высоким входным сопротивлением, что позволяет включать мостовой регулятор тембра непосредственно на их входе.

Мостовой регулятор тембра содержит два частотно-зависимых регулятора коэффициента передачи. Буферное сопротивление R₄предназначено для того, чтобы один регулятор не влиял на другой.

Рисунок 6.

На рисунке 6 представлена схема мостового регулятора тембра.

1. Определяем коэффициент коррекции в относительных единицах:

2. Определяем частоту раздела:

3. Проверяем выполнение условия неперекрытия зон регулирования

4. Определяем сопротивление при допустимой погрешности регулированияможно принять;

Из ряда Е12

5. Определяем номиналы резисторов регуляторов НЧ

Из ряда Е12

6. Определяем сопротивление буферного резистора

Из ряда Е12

7. Определяем номиналы емкостей

8. Определяем входное и выходное сопротивление РТ:

9. Определяем требование к выходному сопротивлению предыдущего каскада: при погрешности РТ на ВЧ можно применять

10. Определяем положение движкови, соответствующие линейной частотной характеристике:

11. Определим номинальный коэффициент передачи регулятора тембра

12. Определим номинальное входное напряжение РТ:

3.2. Расчет каскада предварительного усиления.

Расчет КПУ1.

Схема каскада:

Рис 2.5.

Рисунок 7.

На рисунке 7 представлена схема каскада предварительного усиления на полевом транзисторе по схеме общий исток.

Резисторный каскад на полевом транзисторе в отличие от аналогичного каскада на биполярном транзисторе обладает высоким входным сопротивлением. Это качество позволяет использовать его в сечениях усилителя, где желательны высокоомные нагрузки, то есть в нашем случае.

1. Выберем транзистор КП303Г.

2. Выбираем рабочую точку на линейном участке характеристики с координатами

3. Определяем напряжение на стоке транзистора:

где - напряжение источника питания.

4. Рассчитывается сопротивление нагрузки по постоянному току :

Из ряда Е12

5. Для полевого транзистора в рабочей точке с координатами

определяется крутизна по характеристике

и по характеристике внутреннее сопротивление транзистора:

6.Рассчитывается сопротивление нагрузки:

7. Находится коэффициент усиления:

8.Определяется входная динамическая емкость:

где и- справочные величины.

8. Определяется сопротивление в цепи истока:

8. Задаемся сопротивлением в цепи затвора в пределах (0,1..1)МОм.

11. Определяется частота верхнего среза выходной цепи:

где - ёмкость монтажа.

12. Определяем разделительную емкость в выходной цепи:

где

Из ряда Е24

13. Рассчитаем входную разделительную емкость

14. Определяем емкость, шунтирующую сопротивление в цепи истока:

где

Из ряда Е24

15. Рассчитаем выходное сопротивление каскада:

3. Расчет регулятора громкости.

Теперь, когда известны входные и выходные сопротивления всех каскадов, рассчитывается регулятор громкости. Регулятор усиления ставиться обычно после первого или второго каскадов предварительного усиления.

Регулятор усиления представляет собой обычный переменный резистор, сопротивление которого рассчитывается по формуле:

Результаты расчета КПУ1

VTтип

КП303Г n-канал 200 20 3 1.2 1.66 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В ходе расчета курсового проекта был разработан усилитель мощности, который удовлетворяет заданным требованиям технического задания. С помощью встроенного регулятора тембра можно регулировать усиление на низких и высоких частотах ( НЧ - и - ВЧ коррекция ).

Усилитель соответствует техническому заданию с некоторой погрешностью из-за приближенных номиналов элементов, выбранных из стандартного ряда Е 24.

Список литературных источников

1. В. Т. Крушев, Э. Г. Попов, Н. И. Шатило “Методическое пособие по проведению курсового проектирования по курсу аналоговые электронные устройства”. – Мн. : БГУИР, 1997г.

2. Г. В. Войшвилло “Усилительные устройства”. – М.: Радио и связь, 1983г.

3. Г.С. Остапенко “Усилительные устройства”. – М.: Радио и связь, 1989 г.

21