Структурная схема усилителя. Распределение линейных искажений. Электрический расчет каскадов. Расчет нелинейных искажений, страница 3

Воходной двухтактный каскад выполнен на квазикомплементарных транзисторах и образуется из двух предоконечных биполярных транзисторов различного типа проводимости и двух оконечных биполярных транзисторах одного типа проводимости (n-p-n тип) – рис. 2

Рис. 2 Оконечный каскад

Найдем напряжение источника питания усилителя, необходимое для нормальной работы оконечного каскада:

Принимая коэффициент использования напряжения источника питания , получим

Примем стандартное напряжение равное 24В (двухполярное ).

Далее нам необходимо найти величины, позволяющие выбрать необходимые транзисторы:

Амплитуда напряжения на нагрузке

Амплитуда тока коллектора

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер

Мощность, рассеиваемая на коллекторе выходного транзистора в режиме B

Предельная частота оконечных транзисторов

Данным параметрам удовлетворяет n-p-n транзистор КТ819Б, коэффициент передачи тока которого изменяется в пределах 20…30, т.о. средний коэффициент передачи   

Построим нагрузочную прямую на выходных характеристиках (рис. 3) транзистора:

     

Рис. 3 Выходные характеристики КТ819Б

Из графика находим мощность, отдаваемую транзисторами в нагрузку как площадь треугольника под нагрузочной прямой

Данная мощность больше заданной по ТЗ, т.о. данный транзистор способен обеспечить необходимую мощность в нагрузке.

При этом . Найдем напряжение база-эмиттер, соответствующее этому значению тока.

Используем входную характеристику транзистора (рис. 4)

При  

Рис. 4 Входная характеристика КТ819Б

Выберем предоконечные транзисторы. Для них коллекторный ток является током базы оконечных транзисторов и выбирается равным

Ток покоя предоконечных транзисторов равен

Тогда номиналы резисторов R₃ и R₄

R₃= R₄=

Данные номиналы соответствует ряду Е24.

Амплитуда коллекторного тока предоконечных транзисторов

Для выбора предоконечного транзистора также необходимо знать максимальную мощность, которая выделяется на его коллекторе :

По справочнику согласно рассчитанным данным выберем два транзистора: один p-n-p и один n-p-n. В качестве n-p-n – КТ630Б, а p-n-p – КТ639В.

Они являются высокочастотными транзисторами средней мощности и имеют средний коэффициент передачи тока равный

Максимальный ток базы транзистора

Ток покоя

Амплитуда напряжения база-эмиттер на VT1 равно

Обеспечим режим АB, задав смещение на базах транзисторах. Используем входные характеристики предоконечных транзисторов (n-p-n рис. 5 и p-n-p рис.6):

Рис. 5 Входная характеристика КТ630Б

Рис. 6 Входная характеристика КТ639В

Напряжение база-эмиттер на n-p-n транзисторе при токе  равно 0.64. В, на p-n-p – 0.4 В

Тогда напряжение смещения, подаваемое на предоконечные транзисторы равно:

Зададим смещение последовательным включением дух диодов. Данная схема помимо смещения позволяет также обеспечить некоторую термостабильность. Ток смещения задается выражением:

Используем диод КД520А (рис. 7); при токе через диод  напряжение на нем равно 0.72 В., Следовательно, для обеспечения смещения необходимо применить два диода.

Рис. 7 Характеристика диода КД520А

Рассчитаем номиналы резисторов R₁ и R₂:

R₁=

Ближайший по номиналу в ряду Е24 номинал 1.8 кОм

4.2 Расчет нелинейных искажений (коэффициента гармоник)

Зачастую уровень нелинейных искажений усилителя бывает недопустимо высоким, поэтому для его уменьшения необходимо применять ООС. Грамотный расчет позволяет выяснить глубину ООС, необходимую для уменьшения коэффициента гармоник до уровня, заданного в ТЗ.