Расчет усилителя мощности низкой частоты, страница 3

Определим коэффициенты усиления каскада по току и мощности и значение мощности сигнала, требуемое на входе каскада.

Значения разделительных конденсаторов:

Принимаем значения из стандартного ряда:

С_Р5 = 24 мкФ

Искажения на верхней частоте, вносимые транзистором:

Суммарные частотные искажения на верхней частоте:

Мв.вых = М_в._тр*М_в._Ср2 = 1,006

Или в дБ:

М_в._вых = 201g(l,006) = 0,052 дБ

4. Расчет нелинейных искажений выходного каскада усилителя.

Для расчета нелинейных искажений каскада требуется построить сквозную характеристику плеча, используя входные и выходные характеристики транзистора. При этом для каждой точки нагрузочной характеристики рассчитаем Е_ист и, снимая значения тока коллектора для каждой точки выходной характеристики, а так же напряжения эмиттер-база и тока базы с входной характеристики, строим зависимость:

I_kj⁼f(E_{ист j})

Где:

 

По полученным данным строится сквозная характеристика.

Іб, мА	Ік, мА	Uбэ, В	Іб· Rс, В	Ес= Іб· Rс+ Uбэ, В
1	200	0,7	0,1	0,8
3	300	0,75	0,3	1,05
5	600	0,8	0,5	1,3
7	700	0,85	0,7	1,55
10	800	0,9	1,0	1,9

Рис 8. Сквозная характеристика транзисторов КТ816/КТ817.

По сквозной характеристике графическим способом определим:

I’0 =0,2A

I’1=0,6A

I’max=0,8A

Рассчитаем значения тока результирующей сквозной характеристики с учетом асимметрии плеч:

Где b — коэффициент асимметрии (0,1 - 0,25). Далее рассчитаем амплитуды гармоник тока:

Коэффициент гармоник каскада:

С учетом ООС, получим:

Заметим, что за счет нелинейности транзисторов в данном каскаде преобладают нечетные гармоники, что в некоторых случаях является положительным моментом. Например, такой тип искажений используется при изготовлении некоторых видов предварительных усилителей для музыкальных инструментов (преамп электрогитары, электроорган Хаммонда). Этот тип гармоник дает естественную полноту звучания, делает звук более «мягким». Однако, по условию, необходимо, чтобы коэффициент гармоник не превышал 0,4%, следовательно, необходимо ввести дополнительную внешнюю ООС глубиной:

Для обеспечения запаса, принимаем F_BHШ = 30.

Учитывая, что наличие внешней ООС уменьшит коэффициент усиления всего устройства в 30 раз, при этом увеличит его входное сопротивление во столько же раз. Из этого следует, что от усилителя требуется получить коэффициент усиления в 30 раз больше заданного (без учета ООС).

5.    Расчет предвыходного каскада усилителя.

Предвыходной каскад - каскад с общим эмиттером в режиме класса А. в каскаде предусмотрена стабилизация напряжения смещения и эмиттерная температурная стабилизация. Исходные параметры сигнала - напряжение, ток, мощность требуемые на входе выходного каскада, входное сопротивление выходного каскада и требования ко всему усилителю:

Рсл к, Вт	Rвх.слк, Ом	FH, Гц	FB, кГц	Мн.пр, дБ
0,51	66	80	15	2,2

Схема усилительного каскада:

Максимальный ток на нагрузке:

Iвых. max = 0,12 А

Питание  предвыходного  каскада,  в  целях  унификации  принимаем аналогичное выходному каскаду. Выбираем транзистор:

, т.е. 0,01275 Вт

Предварительно принимаем, что R_K= (3-5)R_{вх сл}= 330 Ом, тогда:

Ir.max= 0,15 А

f_h21Э= (2-4)F_B, т.е. 60 кГц.

Данным условиям удовлетворяет транзистор КТ315А с параметрами указанными выше.

На выходной характеристике (рис 11) строим нагрузочную характеристику по точкам:

Режим холостого хода -  Uкэ.тах =15 В, Iк = 0А