Структурная схема усилителя. Распределение линейных искажений. Электрический расчет каскадов. Расчет нелинейных искажений, страница 4

Для определения коэффициента гармоник необходимо построить сквозную характеристику , которая представляет собой зависимость тока коллектора в нагрузке от входного напряжения каскада. Для двухтактного каскада плечи сквозной характеристики являются симметричными. Для построения достаточно 3 точек – при максимуме тока коллектора, в точке максимального наклона и при нулевом коллекторном токе.

1 точка:

2 точка:

По выходным характеристикам оконечных транзисторов определим ток базы, соответствующий коллекторному току : , а по входной характеристике найдем напряжение база-эмиттер, соответствующее найденному току базы :  , тогда токи предоконечного транзистора равны:

По входной характеристике предоконечного транзистора находим напряжение база-эмиттер, соответствующее току базы : .    

3 точка:

,

По входной характеристике оконечного транзистора находим напряжение база-эмиттер:  

По характеристикам предоконечных транзисторов определяем коллекторный и базовый токи:

По входной характеристике предоконечного транзистора находим соответствующее напряжение база-эмиттер:

По данным точкам построим сквозную характеристику – рис. 8

Рис. 8 Сквозная характеристика плеча

Амплитуда входного сигнала оконечного каскада равна

Для нахождения коэффициента гармоник необходимо найти амплитуды коллекторного тока для одного плеча сквозной характеристики. Для этого коллекторный ток раскладывается в ряд Фурье. Для определения сквозной характеристики каскада выбирается коэффициент асимметрии плеч

Определяют непосредственно амплитуды гармоник тока:

 

При этом должно выполняться равенство:

Тогда коэффициент гармоник равен

Видно, что полученный коэффициент гармоник существенно больше, чем заданный в ТЗ. Для уменьшения нелинейных искажений  необходимо ввести ООС, охватывающую оконечный и промежуточный каскады с соответствующей расчетной глубиной:

Как правило, глубина ООС реализуемая на практике оказывается несколько  меньше расчетной, поэтому её глубину следует сделать большей. Для этого рассчитаем необходимый коэффициент усиления предварительного каскада:

Тогда

Введение ООС с заданным коэффициентом передачи цепи обратной связи и обеспечение необходимого коэффициента усиления предварительного каскада позволят снизить уровень нелинейных искажений до уровня ТЗ.

4.3 Промежуточные каскады

Промежуточными каскадами в усилителе звуковых частот являются каскад предварительного усиления и регулятор тембра. В данной курсовой работе КПУ выступает в роли входного касада.

Промежуточные каскады выполняют вспомогательные роли в обработке сигнала. Так, входной каскад (в нашем случае КПУ) согласует вход усилителя с источником сигнала и определяет качественные характеристики усилителя. Регулятор тембра необходим для коррекции АЧХ на заданных в ТЗ частотах. Каскад предварительного усиления применительно у усилителю звуковых частот вместе с входным каскадом является усилителем напряжения.

Найдем необходимый коэффициент усиления промежуточных каскадов:

Учитывая потери, примем значение коэффициента усиления несколько большим К_пром=400.

Так как в качестве каскада предварительного усиления в данной курсовой работе используется входной каскад с регулировкой усиления, то усиление по напряжению осуществляется именно за счет него.

4.3.1 Регулятор тембра