Вибір принципової схеми підсилювача та розрахунок елементів

Визначимо частотні спотворення  для:

-  транзисторів КТ816Б та КТ817Б:

кГц;  оскільки, у кінцевому каскаді транзистори ввімкнені за схемою спільний колектор, тому :

f_h21k=f_h21e·(1+h_21e)=150·10³(1+20)=3.15 МГц;

звідси:

;

- транзисторів КТ502Г та КТ503Г:

       f_h21e=кГц; але транзистори ввімкненні за схемою спільний колектор, тому перерахуємо: f_h21k=f_h21e·(1+h_21emin)=20.8·10³(1+80)=1.68 МГц;

- для транзистора КТ3102И (схема ввімкнення спільний емітер):

- для транзистора КТ315В (схема ввімкнення спільний емітер):

             f_h21e= МГц;

;

Оскільки верхня частота смуги підсилення пристрою складає лише 12 кГц, та було обрано середньо і високочастотні транзистори, тому частотними спотвореннями транзисторів можна знехтувати. В даному випадку частотні спотворення будуть вноситися лише елементами схеми окремого каскаду:

-  перший каскад (спільний емітер): М_{в сх.}=0.2 ... 0.3 дБ;

-  другий каскад (спільний емітер): М_{в сх.}=0.2 ... 0.3 дБ;

-  кінцевий каскад (схема на складених транзисторах, спільний колектор):

 М_{в сх}=0.1 ... 0.15 дБ;

Загальні частотні спотворення в області верхніх частот визначимо за формулою:                                              М_{в (дБ)}=М_{вт (дБ)}+М_{в сх. (дБ)}                                 (1.18)

тому матимемо:                 М_{в (дБ)}=М_{в сх.1}+М_{в сх2}+М_{в сх. ккп}=0.3+0.3+0.15=0.75 дБ. 

   Частотні спотворення на низьких частотах зумовлені наявністю в каскаді кіл, що впливають на коефіцієнт підсилення в області нижніх частот:

-  для схеми спільний емітер (перший та другий каскади): М_н=0.8 ... 1.2 дБ;

-  для схеми спільний колектор (вихідний каскад ): М_н=0.2 ... 0.3 дБ,

тому, частотні спотворення каскадів на низьких частотах складатимуть:

М_н=М_н1(се)+М_н2(се)+М_{н ккп(ск)}=1.2+1.2+0.3=2.7 дБ.

Оскільки, частотні спотворення каскадів як на верхніх, так і на нижніх частотах не відповідають заданим, тому при подальших розрахунках електричної схеми  пристрою буде здійснюватися корекція форми АЧХ .

Розподілення нелінійних спотворень виконаємо виходячи з практичних значень для окремого каскаду:

-  перший каскад (спільний емітер): К_н=1...3%;

-  другий каскад  (спільний емітер): К_н=1...3%;

-  каскад кінцевого підсилення (спільний колектор): К_н=1...3%.

Оскільки, нелінійні спотворення в основному виникають за рахунок нелінійної вхідної вольт-амперної характеристики транзистора, тому щоб зменшити спотворення пристрою охопимо перший каскад послідовним від’ємним зворотнім зв’язком з глибиною А=2.

2.10 Структурна схема підсилювача

Рис.2. Структурна схема підсилювача

3. Вибір  принципової схеми підсилювача та  розрахунок  елементів

3.1. Вибір схеми

Використаємо безтрансформаторний вихідний каскад, який характеризується більш широким діапазоном робочих частот, чим трансформаторні, меншими габаритними розмірами і вагою. Він може мати безпосередній зв’язок з попереднім каскадом, що дозволяє охоплювати їх колами від’ємного зворотного зв'язку за постійним струмом, рішаючи таким чином задачу стабілізації режиму роботи. Для отримання малого вихідного опору підсилювача транзистори вихідного каскаду ввімкнемо за

схемою спільний колектор.    

Рис.3. Схема електрична принципова одного каналу підсилювача

3.2. Електричний розрахунок каскадів підсилювача

Положення робочих точок транзисторів [1],[7]:

VT5, VT6: І_ко=83.5 мА;  U_кео=15 В;  І_бо=4.2 мА;  U_бео=0.8 В.

VT3, VT4: І_ко=4.2 мА;  U_кео=14.2 В;  І_бо=53 мкА;  U_бео=0.8 В.

VT2:  І_кмах=≈2.3 мА;  U_кео=12 В;  І_бо=11.5 мкА;  U_бео=0.7 В.

VT1: І_ко=1.2 мА;  U_кео=12 В;  І_бо=40 мкА;  U_бео=0.6 В.

- Каскад кінцевого підсилення:

R₁₇= кОм;               R_зм=R₁₆+R_VD;

 U_зм=U_бео3+U_бео5+U_бео6+U_бео4=0.8+0.8+0.8+0.8=3.2 В;   R_зм==1.4 кОм;

За довідниками обираємо кремнієвий напівпровідниковий діод КД521А з такими допустимими параметрами: І_{пост. мах}=50 мА; U_звор.=25 В; [1]                  

За вольт - амперною характеристикою діода знаходимо його опір у робочій точці:                                     R_VD=≈565.2 Ом;

тому      R₁₆= R_зм-R_VD=1.4·10³-565.2≈835 Ом;

R₁₅=≈5.1 кОм;

І_под2=10·І_бо2=10·11.5·10^-6=115 мкА;      R_под2=≈261 кОм;

R₁₄=≈32.2 кОм;  R₁₃=R_под2-R₁₄=261-32.2=228.8 кОм;

Розрахуємо елементи від’ємного зворотного зв'язку глибиною А=4:

-  коефіцієнт підсилення кінцевого каскаду: К≈0.7·h_21e·0.8=112 раз;

-  коефіцієнт зворотного зв'язку: β==0.0268;

К_β≈≈, звідси    R₁₈=R₁₇(β^-1-1)=1.3·10³·(0.0268^-1-1)≈47.21 кОм;

Re^*=R₁₇+R₁₈+R_н=1.3·10³+47.21·10³+8≈48.52 кОм;