Техническое задание на проектирование УНЧ. Постановка и анализ задачи, страница 2

Однако коэффициент усиления у резисторных каскадов ниже, чем у трансформаторных, и они мало пригодны для мощного усиления из-за очень низкого КПД.

Промежуточные каскады в большинстве случаев выполняют по резисторной схеме с включением транзистора с ОЭ.

Входные каскады включают для согласования входного сопротивления первого каскада усилителя и выходного сопротивления источника сигнала. Поэтому входные каскады строят по схеме с ОК или применением полевых транзисторов.

2. Расчет принципиальной электрической схемы УНЧ.

2.1.  Расчет оконечного каскада.

Как отмечалось ранее, наиболее удобна для оконечного каскада схема с квазидополнительной симметрий (см. Рис. 5).

По заданным сопротивлению  и выходной мощности  определим амплитуды напряжения и тока в нагрузке:

Эти величины являются основанием для выбора транзистора в плече усилительного каскада. Транзистор должен иметь максимальное выходное напряжение Uкэmax> Umax и выходной коллекторный ток I_{к max} > I_max. Верхняя граничная частота усиления транзистора f_b должна превышать верхнюю граничную частоту усиления f_в не менее чем в 2-3 раза. Допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора одного  плеча, оценивается как:

                                                                

мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора одного плеча, оценивается как:

Если рассеиваемая мощность превышает допустимую, то транзистор при реализации схемы устанавливается на радиатор. Этим требованиям удовлетворяет транзистор 2T842A (см. Приложение А).

Как уже отмечалось ранее, расчет оконечного каскада ведется графо-аналитическим методом. Выберем положение рабочей точки. Для этого зададимся значением напряжения источника питания. Чтобы оставить запас по мощности и для лучшего положения рабочей точки (линейный участок характеристики), возьмем напряжение источника питания  Так как в схеме используется двухполярное  питание то на каждое плечо каскада приходится    

Рис. 6. Выходные и входная характеристики транзистора 2Т842А

Как видно из выходных характеристик транзистора 2Т842А с нанесенной на них нагрузочной  прямой (см.  Рис.  6): U_{k min} = 10 B,  U_k0 = 70 B,  I_{k max} = 3.5  A, I_k0 = 0.5  A,  I_б0 = 20  мА, I_{б0 max} = 120 мА. Перенося значения на входную характеристику, найдем соответствующие напряжения: U_б0 = 0.645 В, U_{бэ max} = 0.85 В.

Таким образом, выходное напряжение транзистора (амплитуда напряжения на нагрузке):

выходной ток транзистора (амплитуда тока на нагрузке):

Рассчитаем энергетические показатели каскада. В режиме работы в классе АВ средний потребляемый ток каскада:

мощность, потребляемая от источника питания:

мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Как видно из параметров транзистора (Приложение А), мощность допустима при использовании радиаторного охлаждения транзистора.

Входное сопротивление транзистора (VT1, согласно обозначениям на Рис. 5):

Исходными данными для выбора транзисторов VT3 и VT4 (см. Рис.5), также работающих в режиме АВ, являются результаты расчета цепи базы выходных транзисторов: исходный и максимальный токи базы, амплитуда и исходное напряжения база-эмиттер, , верхняя граничная частота усиления транзисторов должна превышать верхнюю граничную частоту усиления  f_в не менее чем в 3-4 раза. Требованиям удовлетворяют транзисторы 2Т882А и 2Т883А. Так как их параметры отличаются не более, чем на 20%, будем выполнять соответствующие расчеты для одного плеча схемы и полученные при этом результаты использовать для второго плеча.

Рис. 7. Выходные и входная характеристики транзистора 2Т882А

Для обеспечения правильного положения рабочей точки зададимся номиналом R₁ (или R₂):

Выбираем номинал резистора R₁ из стандартного ряда равным: R₁=16 Ом

Максимальный эмиттерный ток транзистора VT3 равен:

сопротивление нагрузки транзистора VT3 для переменной составляющей тока: