15

Таблиця 1.1 - Вихідні дані до контрольної роботі

Варіант	Рвых, Вт	Кільк. каскадів	fн, Гц	Мн, дБ	Мв, дБ	Ек, В	Rн, Ом	Токр, 0С	Uист, мВ	Rист, ком
1	0,5	4	100	4,0	6,0	12,0	4	30	30	8
2	1,0		50	4,2	5,8	11,5	10	35	40	10
3	1,5		30	4,4	5,6	11,0	15	40	50	12
4	2,0		9000	4,6	5,4	10,5	20	45	60	14
5	2,5		8000	4,8	5,2	10,0	25	30	70	16
6	3,0		7000	5,0	5,0	9,5	30	35	80	18
7	3,5		6000	5,2	4,8	9,0	35	40	90	20
8	4,0		5000	5,4	4,6	12,0	40	45	100	22
9	4,5		4000	5,6	4,4	11,5	45	30	110	24
10	5,0		3000	5,8	4,2	11,0	50	35	120	26
11	5,5		2000	6,0	4,0	10,5	4	40	130	28
12	6,0		1000	4,0	3,8	10,0	10	45	140	30
13	6,5		700	4,2	3,6	9,5	15	30	150	32
14	7,0		500	4,4	3,2	9,0	20	35	160	34
15	7,5		300	4,6	3,0	12,0	25	40	170	36
16	8,0		100	4,8	6,0	11,5	30	45	180	38
17	8,5		50	5,0	5,8	11,0	35	30	190	40
18	9,0		30	5,2	5,6	10,5	40	35	200	42
19	0,5		9000	5,4	5,4	10,0	45	40	60	44
20	1,0		8000	5,6	5,2	9,5	50	45	70	46
21	1,5		7000	5,8	5,0	9,0	4	30	80	48
22	2,0		6000	6,0	4,8	12,0	10	35	90	50
23	2,5		5000	4,0	4,6	11,5	15	40	100	22
24	3,0		4000	4,2	4,4	11,0	20	45	110	24
25	3,5		3000	4,4	4,2	10,5	25	30	120	26
26	4,0		2000	4,6	4,0	10,0	30	35	130	28
27	4,5		1000	4,8	3,8	9,5	35	40	140	30
28	5,0		700	5,0	3,6	9,0	40	45	150	32
29	5,5		500	5,2	3,2	12,0	45	30	160	34
30	6,0		300	5,4	3,0	11,0	50	35	170	36

2.2 Вступ

У введенні необхідно відобразити роль автоматизації виробничих процесів у народному господарстві, методи керування об'єктами, вказати призначення і місце проектованого пристрою в системі автоматизованого керування технологічним процесом, вимірювальній техніці і т.п.

2.3 Попередній розрахунок підсилювача

2.3.1 Вимоги, пропоновані до підсилювача

Для того щоб спроектувати підсилювач, необхідно знати: вихідну потужність підсилювача Рвих, вихідна напруга Uвих або опір навантаження Rн, робочий діапазон частот fн, частотні перекручування на нижчій і вищій робочих частотах Мн і Мв, напругу вхідного сигналу Uіст, внутрішній опір джерела сигналу Rист.

Крім зазначених основних даних, повинне бути відоме призначення підсилювача, умови його експлуатації (наприклад, діапазон зміни температури навколишнього середовища і т.п.), тип джерела живлення (випрямляч, акумулятор, гальванічні елементи й ін.) і вимоги до конструкції підсилювача (стаціонарний, малогабаритний переносний і т.п.).

2.3.2 Послідовність розрахунку підсилювача

Проектування підсилювача починають зі складання структурної схеми і вибору її елементів, виходячи з пред'явлених до підсилювача вимог. Типова структурна схема підсилювача з вхідним і вихідним пристроями, попереднім і могутнім підсилювачами зображена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Структурна схема підсилювача

При виборі структурної схеми вирішують, чи потрібні в проектованому підсилювачі вхідний і вихідний пристрої, могутній підсилювач, попередній підсилювач. Склавши структурну схему підсилювача, вибирають принципові схеми вхідного і вихідного пристроїв (резистивно-ємнісні, трансформаторні), каскаду могутнього посилення (однотактний, двотактний, трансформаторний, безтрансформаторний), каскадів попереднього посилення (із прямим зв'язком, резистивний, трансформаторний, інверсний і т.д.).

Після цього вибирають транзистори для всіх підсилювальних каскадів і знаходять число каскадів, виходячи з заданої вихідної потужності або вихідної напруги і напруги джерела сигналу, приблизно визначивши необхідний вид каскадів, коефіцієнт підсилення. Після чого складають орієнтовану принципову схему підсилювача і розподіляють задані частотні перекручування по ланцюгам і каскадам, що вносять ці перекручування. Розподіл Мн і Мв роблять окремо на нижчій і вищій робочих частотах, потім переходять до вибору режимів роботи транзисторів і електричному розрахункові деталей схеми. Розрахунок підсилювача роблять починаючи з вихідного каскаду, потім розраховують передвихідного каскад і т.д.

2.3.3 Вибір схеми вихідного каскаду, транзистора для нього, режиму роботи і способу включення

У транзисторних підсилювачах звукової частоти вихідний каскад звичайно є каскадом могутнього посилення з трансформаторним виходом. Каскад могутнього посилення повинен віддавати в навантаження задану потужність сигналу при найменшому споживанні потужності від джерел живлення і припустимому рівні нелінійних і частотних перекручувань. При проектуванні вихідного каскаду, насамперед вирішують, чи буде каскад однотактним або двотактним. При цьому враховують, що двотактний каскад віддає удвічі більшу потужність, чим однотактний, має менший коефіцієнт гармонік, вихідний трансформатор без постійного підмагнічування і допускає в три - п'ять разів більшу пульсацію джерела живлення, але вимагає двох транзисторів, вихідний трансформатор з подвоєним числом витків первинної обмотки і середньою точкою, а також інверсну схему попереднього каскаду. Крім того, двотактна схема дозволяє використовувати економічний режим В, що сильно зменшує необхідну потужність джерела живлення підсилювача.

При включенні з загальним емітером і загальним колектором транзистори в плечах двотактної схеми необхідно підбирати з однаковими або майже однаковими значеннями  (різниця в значеннях  не більш 20 %), а також по можливості з однаковою граничною частотою.

Однотактний каскад має один транзистор і може бути використаний тільки в режимі А, що збільшує потужність джерела живлення. Він не вимагає інверсної схеми в попередньому каскаді, допускає меншу пульсацію джерела живлення, має більш високий коефіцієнт гармонік. Розміри вихідного трансформатора в такому каскаді більші через наявність постійного підмагнічування.

Вибравши на підставі сказаного схему каскаду могутнього посилення і режим його роботи, знаходять потужність сигналу Р~, що повинен віддати транзистор в однотактній схемі

(2.1)

і в двотактній схемі

, (2.2)

де η_т - кКд вихідного трансформатора, значення якого беруть з таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Вихідна потужність міжкаскадного або вихідного трансформатора	ηт
	у стаціонарних установках з великою тривалістю роботи	у портативних установках з малою тривалістю роботи
До 1 вт	0,7-0,8	0,6-0,75
Від 1 до 10 вт	0,75- 0,85	0,7-0,8
Від 10 до 100 вт	0,84-0,93	0,75-0,85

За знайденим значенням потужності Р~ підбирають з довідника підходящий тип транзистора. Спосіб включення вибирають на підставі наступних розумінь:

1) При включенні з загальною базою транзистор дає невеликі нелінійні перекручування і властивості каскаду мало міняються при зміні температури і заміні транзистора, тому в двотактній схемі транзистори підбирати по  не обов'язково.

2) При включенні з загальним емітером у  раз знижується необхідна вхідна потужність сигналу в порівнянні з включенням із загальною базою, але зростає коефіцієнт гармонік. Заміна транзистора при такому включенні змінює посилення і характеристики каскаду значно сильніше, ніж при включенні з загальною базою

3) Включення з загальним колектором також критичне до заміни транзисторів і вимагає приблизно такої ж потужності вхідного сигналу, як і включення з загальною базою. Включення з загальним колектором дає дуже малий коефіцієнт гармонік при малому опорі джерела сигналу.

Після вибору способу включення визначають напругу джерела живлення (якщо воно не задано).

Напругу живлення транзисторних каскадів могутнього посилення бажано брати можливо більш високим. При цьому полегшується конструювання випрямляча, підвищується його кКд, зменшується споживана вхідним ланцюгом транзистора потужність сигналу і знижується коефіцієнт гармонік каскаду. У трансформаторних каскадах при правильно сконструйованому вихідному трансформаторі напругу живлення, яка підводиться до вихідних електродів транзистора , варто брати рівною , (2.3)

де - максимальне припустиме значення напруги між вихідними електродами транзистора для застосованого способу включення. Значення вказується в довідкових даних транзистора для різних способів включення.

Більш високу напругу живлення брати не слід, тому що при цьому транзистор може вийти з ладу. Іноді живлення каскаду могутнього посилення роблять від наявного джерела і напруга живлення виявляється заданою; у цьому випадку вона не повинна перевищувати величини , знайденої, як зазначено вище. Якщо воно перевищує , то обраний транзистор непридатний і його треба замінити транзистором з більш високим значенням .

Враховуючі те, що в вихідних каскадах приходиться використовувати велику ділянку динамічної характеристики, для них особливе значення має здійснення стабілізації режиму. Схему стабілізації вибирають відповідно до діапазону робочих температур і даними транзистора.

Вибравши схему вихідного каскаду, спосіб включення транзисторів, напругу, яка підводиться до вихідних електродів , знаходять амплітуду перемінної складового вихідного струму Iвих m. При розрахунку транзисторних каскадів визначають необхідний вхідний струм, а не необхідну вхідну напругу сигналу. Амплітуду струму вхідного ланцюга вихідного каскаду знаходять з виражень

, , , (2.4)

перше з яких відноситься до включення з загальною базою, друге - із загальним емітером, третє - із загальним колектором.

Знайшовши амплітуду струму сигналу вхідного ланцюга, можна перейти до вибору схеми і транзистора попереднього каскаду.