Электротехника \ Схемотехника

Проектирование усилителя мощности, страница 2

Для того, чтобы улучшить динамические характеристики каскада, необходимо сделать эти сопротивления минимальными. Относительно просто это сделать, понизив верхнее напряжение питания при помощи делителя. Делитель собираем так, чтобы по нему протекал ток много больший тока текущего через ДК.

Выберем R6=150 Ом и R7=1КОм. Ток, текущий по делителю . На R6 упадет 3.32 В. А на R7 20.68 В.

Теперь можно провести расчет минимизированных R4 и R5.

из стандартных номиналов выбираем R4,5=250Ом

Как видно Uкэдля выбранных транзисторов не превышает максимальных 85 В, так что транзисторы в выбранном режиме остаются работоспособными.

Источник тока для стабильной работы ДК на 200 мкА:

Схема аналогична источнику тока использованного в выходном каскаде. Отличие состоит в использование другой транзисторной сборки с большей величиной .

Сборка SSM2210

В рабочей точке =850

Базовый ток

Из стандартных номиналов выбираем R8=6.2КОм,R9=110 КОм

Входное сопротивление основного каскада усиления:

R3 выбрали равным 100 Ом для улучшения частотных свойств каскада.

Расчет коэффициента усиления:

Ku будем искать через коэффициенты передачи токов.

При вычислении Ku было учтено, то, что rk каскада с общей базой >> rk=10^5 Ом каскада с ОЭ.

3.2.3 Расчет каскада с общим стоком

Для обеспечения высокого входного сопротивления, на вход ставим полевой транзистор, включенный по схеме истокового повторителя.

Выбираем транзистор 2SK435. Параметры нашей рабочей точки

Из стандартных номиналов выбираем R2=1.5KOм и R19=1.2 КОм.

3.3.4 Частотные свойства

Приступим к одному из самых важных аспектов проектирования - расчету частотных свойств нашего усилителя.

Для начала определим частоты среза коэффициента усиления по току:

На первый взгляд одна из основных частот среза будет частота среза каскада с ОИ.

Эквивалентная схема ПТ на ВЧ

По графику определяем емкости, которые будем использовать при расчете:

Транзистор Т3 включен по схеме с ОБ которая является наиболее высокочастотной из всех перечисленных схем. Его частота среза лежит далеко за пределами рассматриваемых нами областей.

Рассчитаем частоты среза для транзистора Т5, используя расчеты выполненные для схемы транзистора Т8 с учетом того, что S=1/rэ

Теперь посмотрим частоты среза транзистора Т2

Найдем частоту среза входного каскада

Теперь построим АЧХ и ФЧХ без обратной связи, для того чтобы определить являеться ли наша схема устойчивой. Графики построены при помощи математического пакета MathCAD. Необходимый нам коэффициент усиления равен 1414. Соответствующее значение в дБ : 63.

Кu(f)/

Основной каскад усиления и выходной каскад.

(без учета среза по тау-бета )

Нехороший набег фаз мешает нам ввести обратную связь.

3.3.5Обратная связь:

Общий коэффициент усиления равен Ku=500000*6.666=4.1х10^6.

Для получения нужного нам коэффициента введем обратную связь.

Коэффициент усиления петли ОС B найдем из следующего условия:

Из стандартных номиналов такое сопротивление выбрать проблематично поэтому сделаем его составным.

Для того ,что бы улучшить ФЧХ для нашего усилителя и ввести обратную связь частотно скорректируем АЧХ путем введения корректирующей RC цепочки R17 C2.

R17 выбираем равным 470 Ом, С2= 100мкФ. Тогда скорректированные характеристики нашего усилителя:

Скорректированные АЧХ и ФЧХ.

Теперь мы имеем достаточный запас по набегу фаз >60 градусов. Обратная связь, кажется, будет устойчивой.

Теперь рассчитаем емкость С1 для того, чтобы обеспечить спад коэффициента усиления на низких частотах.

Необходимая частота среза на низких частот – 100Гц.

Соответствующая этому теперь, учтя входное сопротивление основного каскада усиления

можно найти соответствующую емкость С1=

На рисунке ниже приведена соответствующая АЧХ нашего усилителя.

7.Спецификация

	Транзисторы
Т2,T3	2BC847B	1
T4,T5	2BC857B	1
T1	2SK435	1
T6,T7	2SSM2210	1
T9	2SGSD100	1
T11	2SGSD200	1
T10,T12	2SC3381	1
	Диоды, стабилитроны
D1,D7	LM385	2
D2,D3,D4,D5	1PS302	2

	Резисторы
R1	МЛТ-0.125 200КОм5%	1
R2	МЛТ-0125 1.5KОм5%	1
R3,R10	МЛТ-0125 1KОм5%	2
R4,R5	МЛТ-0.125 2.2KOм5%	2
R6	МЛТ-0.125 1.5МОм5%	1
R7	МЛТ-1 10МОм 5%	1
R8	МЛТ-0.125 6.2KОм5%	1
R9	МЛТ-0.125 110КОм5%	1
R11,R12	KNP200 2Вт 0.1Ом1%	2
R13	10 Ом	1
R14	МЛТ-0.125 120Ом5%	1
R16	МЛТ-0.125 4.3КОм5%	1
R15	МЛТ-0.125 240 Ом5%	1
R18	МЛТ-0.125 330Ом5%	1
R19	МЛТ-0.125 1.2KOм5%	1
	Конденсаторы
С1	Конд.кер.диск. 12пф х 50 в, (10%)	1
С2	К53-14 10мкФ x 26В, (20%)	1
С3	100 мкФ