Расчет усиления мощности (мощность, отдаваемая в нагрузку - 10 Вт, сопротивление нагрузки - 16 Ом)

2.1Расчет усиления мощности

Принципиальная схема ДУМ представлена на рисунке 2.1. Транзисторы включены по схеме с ОЭ, имеется внутренняя отрицательная обратная связь.

В качестве предоконечного каскада для такого ДУМ используется КПУ по схеме с ОЭ.

Выходным током транзистора является ток эмиттера Iэ = (1 + h₂₁э)×Iк.  Так как h_2lэ » I, IэIк - выходным током транзистора можно считать ток I_к, что позволяет использовать для расчета каскада ВАК транзистора, включенного но схеме с ОЭ.

Исходные данные для расчета данного каскада:

Мощность, отдаваемая в нагрузку, Р_Н = 10 Вт

Сопротивление нагрузки, R_Н = 16 Ом

Расчет схемы производиться для одного плеча. Последовательность расчета следующая.

1. По заданным величинам Р_н и R_H определяется амплитудные значения тока и напряжения в нагрузке по формулам:

(1.1)

I == 1,118A

(1.2)

UHm= 1,118*16 = 17,8B

2. Определяется напряжение питания Ек = Ек1 = Ек2 по формуле

(1.3)

где∆Uкэпринимается равным 2 В.

Ек = 17,9+2 = 19,9 = 20 В.

3. Определяется Ukmaxс некоторым запасом:

Ukmax= 2,5Ек(1.4)

Ukmax= 2,5 * 20 = 50 В

4. Выбираем транзистор из условий

Транзистор второго плеча выбирается другого типа проводимости с такими же параметрами (так называемый комплиментарный транзистор).

Выбираем транзисторы    VT4     КТ816В(р-n-р) и комплиментарный ему VT5  КТ819В(n-р-n) со следующими параметрами:

5. Дальнейший расчет производиться с использованием ВАХ транзистора (рисунок 2.1)

 

Рисунок 2.1 Построение на семействе выходных ВАХ

 

Рисунок 2.2 Построение на семействе входных ВАХ

8. По входной ВАХ определяется напряжение база – эмиттер амплитудное по формуле:

Далее определяетсяпо формуле

        (1.8)

Выбор диода осуществляется по допустимому прямому току  и ток начала линейного участка прямой ветви ВАХ . От протекания тока  должно быть падение напряжения 2.

Выбор диода по последним  двум условиям производится по прямой ветви ВАХ диода  в случае если не удается выбрать диод с нужным падением напряжения то применяют цепочку из двух или более включенных последовательно диодов.Для выполнения условия падения напряжения на диоде в нашей схеме понадобится четыре последовательно включенных диода.

Рисунок 2.4 ВАХ диода

2.2  Расчет коэффициентов нелинейных искажений.

Усилитель мощности работает при максимальной амплитуде сигнала, поэтому наибольшие нелинейные искаженные искажения возникают во входных каскадах. Они и определяют уровень искажений всего усилителя.

Степень нелинейных искажений сигналов оценивается по величине коэффициентов гармоник

Где   – выходное сопротивление предоконечного каскада, Ом. (R_г = R_вх) , поскольку каскады должны работать в согласованном режиме. Для нашего расчёта будем использовать значение R_г = 98 Ом, е_г – ЭДС эквивалентного генератора образованного выходным напряжением и напряжением смещения во входной цепи транзистора. С помощью входных и выходных ВАХ находим .

1. Вычисляем  по формуле (2.5) и заносим значения в таблицу 1.

е_гп= (I_{б п} * R_г) + U_{бэ п}

е_{г п} = (0,005 * 50) + 0,84 = 1,09 В

е_{г 0} = (I_{б 0} * R_г) + U_{бэ 0}

е_{г 0} = (0,01 * 50) + 0,9 = 1,65 В

е_гmax = (I_{б max} * R_г) + U_{бэ max}

е_гmax = (0,028 *50) + 0,96 = 2,36В

2. Составляем таблицу значений, необходимых для построения графика СДХ:

	п	0	max
Ik	0,4	0,69	1,1
Iб	0,005	0,015	0,028
Uбэ	0,84	0,9	0,96
ег	1,09	1,65	2,36

Таблица 1

По данным таблицы1 строим график СДХ и разбиваем участок от точки покоя до максимального значения на 2 части значение тока в этой точке назовем  по графику оно равно 1,6.

Рисунок 3.1 График СДХ

А

Рассчитываем коэффициент гармоник

2.3  Расчет каскада промежуточного усиления

Принципиальная схема каскада представлена  на рисунке 4.1. Исходными данными для расчета являются

2. Определяется амплитуда переменной составляющей коллектора:

 определяется по формуле (3.1)

Выбираем транзистор из условий:

8. Производится расчет каскада при переменном токе. Схема замещения каскада по переменному току представлена на рисунке 3.4.

 

2.4 Расчет входного каскада

Принципиальная схема представлена на рисунке 4.1. Исходными данными для расчета каскада являются:

5.Выбираем транзистор из условий:

Выбираем транзистор VT1 – KT310Е  n-p-n типа проводимости.