2.2. Предварительный расчет унч

Содержанием предварительного расчета УНЧ является:

1) Разработка технического задания (ТЗ), то есть определение основных показателей, которые должны иметь проектируемый УНЧ.

В ТЗ приводиться напряжение источника входного сигнала U_вх; диапазон частот усиливаемого сигнала (f_н-f_в); напряжение U_вых или мощность Р_вых на выходе усилителя; сопротивление нагрузки R_н; коэффициент частотных искажений на нижней частоте диапазона М_н; система питания усилителя.

Эти основные выходные данные могут быть дополнены специальными требованиями, обусловленными назначением и условиями роботы УНЧ.

2) Разработка структурной схемы УНЧ с приведением технических требований к отдельным узлам: ориентировочно выбирают типы транзисторов отдельных каскадов, распределяют по каскадам общий коэффициент усиления, частотные та нелинейные искажения, определяют регулируемые параметры – усиление, тембр и др.

2.2.1. Разработка технического задания (тз)

Для предварительного расчета УНЧ исходными данными являются:

1) требуемая мощность на выходе УНЧ – Р_вых;

2) сопротивление нагрузки – R_н;

3) напряжение источника входного сигнала – U_вх;

4) внутреннее сопротивление источника сигнала – R_и ;

5) диапазон частот f_н – f_в.

Считаем, что УНЧ работает в стационарных условиях. Температура окружающей среды: T_min=+15 °С ; Т_таx = +25 °С.

Задавшись исходными данными на проектирование УНЧ, переходят к разработке его структурной схемы.

2.2.2. Разработка структурной схемы унч

Для этого необходимо определить:

1) коэффициент усиления УНЧ по мощности К_р;

2) число каскадов усиления (структурную схему УНЧ);

3) тип схемы и типы транзисторов выходного (оконечного) каскада.

Порядок расчета УНЧ:

1. Находим мощность входного сигнала.

Отметим, что максимальная мощность отдается источником входного сигнала нагрузке, когда входное сопротивление каскада равно внутреннему сопротивлению источника (R_вх = R_и).

Тогда

,

где R_вх – входное сопротивление первого каскада УНЧ.

2. Находим требуемый коэффициент усиления по мощност.

В общем случае коэффициент усиления УНЧ по мощности определяется по такой формуле:

(1)

де ή_Tвх – к.п.д. входного трансформатора, задается в пределах (0,7...0,8);

ή_Tвых – к.п.д. выходного трансформатора, задается в пределах (0,75...0,85);

К_рег– коэффициент передачи регулятора уровня сигнала, задается в пределах (0,3...0,5).

Поскольку для выходного каскада выбрали двухтактную бестрансформаторную схему, то из формулы (1) необходимо убрать ή_Tвх и ή_Tвых.

Тогда получим:

Выразим коэффициент усиления по мощности в децибелах:

.

3. Находим ориентировочно число каскадов усиления и составим структурную схему унч.

УНЧ состоит из нескольких каскадов, которые осуществляют последовательное усиление сигнала.

Структурная схема УНЧ приведена на рис.3, где цифрами 1-3 обозначены каскады предварительного усиления, а цифрой 4 – выходной (оконечный) каскад.

U_ВХ

1

2

3

4

R_Н

Рис. 3. УНЧ. Схема структурная

Для предварительного усиления, как правило, применяют усилители с ОЭ. При определенных условиях можно считать, что каждый усилитель по схеме с ОЭ обеспечивает усиление мощности приблизительно на 20 дб.

Тогда

m = К_р[дб] / 20.

Полученные значения m округляем до ближнего большего целого.

Поскольку бестрансформаторные оконечные каскады чаще строят по схеме с ОК, которые не имеют усиления по напряжению, то можно считать величину их усиления по мощности равной 10 дб.

В таком случае усиление в схеме УНЧ составит: К_р[дб]= 20 m+10.