Разработка усилителя звуковой частоты, который является разновидностью усилителей низкой частоты. Особенности усилителей, страница 2

Так как Р_вых <  10 Вт, ОК следует выполнить по безтрансформаторной схеме усиления. Это позволит уменьшить массу, габариты, стоимость устройства и расширить его полосу пропускания. ОК обеспечивает нагрузку заданной мощностью при максимально возможном КПД и при допустимом уровне линейных и нелинейных искажений, что достигается при работе устройства в режиме АВ, близкому к режиму В, и применением двухтактных схем, которые выполнены на комплементарных транзисторах. Если выходная мощность усилителя достаточно большая, то подобрать то подобрать комплементарную пару нельзя, следовательно,  используют составные транзисторы. На выход включают более мощные транзисторы с одинаковой проводимостью.

В амплитудной характеристике ОК, из-за особенностей комплементарной пары, вблизи нуля появляется излом, что приводит к переходным искажениям. Для того чтобы их уменьшить между базами транзисторов прикладывается напряжение смещения с помощью термокомпенсирующих диодов, которое обеспечивает малый ток покоя транзисторов. Выбирается достаточная величина тока смещения, чтобы при максимальном входном сигнале диоды не запирались. Ток смещения обеспечивает генератор стабильного тока (ГСТ), выполненный на транзисторе.

Для обеспечения заданного коэффициента нелинейных искажений (гармоник) ОК, совместно с ПК охватывается отрицательной обратной связью.

В качестве ПК усилителя используется интегральная схема (ИС) К237УН2, которая предназначена для совместной работы с бестрансформаторным усилителем мощности звуковой частоты, также эта микросхема компенсирует ослабление сигнала в регуляторе тембра, коэффициент передачи которого меньше единицы. Задачей ПК является увеличение уровня входного сигнала усилителя до величины, необходимой для возбуждения ОК.

Расчёт оконечного каскада

Задаваясь ξ=0.9

Р_н=( ξ²*Е²)/8*R_н=0.92*81/8*8=1.025 (Вт)

Амплитуда напряжения на нагрузке:

U_нм= (В)

Амплитуда коллекторного тока:

I_км=U_нм/Rн=4.05/8==0.506 (А)

Постоянное и переменное напряжение в выходной цепи каскада создают максимальное напряжение между коллектором и эмиттером:

U_кэ=E/2+U_нм=4.5+4.05=8.55Е

Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора в режиме В:

Р_kmax=Е2/4**R_н=81/4*9.85*8=0.257 (Вт)

Определяем h21э для выходных транзисторов (КТ817):

рис. 2

h_21э48

Амплитуда базового тока:

I_бм=I_км/h_21э=10.4 (мА)

По входным характеристикам Т10 (КТ817):

рис3.

U_бэ0.86 (В)

Фактически отдаваемая мощность: Ротд=Uкм*Iкм/2=1.075 (Вт)

Уточняем фактический коэффициент использования напряжения:

2*U_км/E=0.95

Амплитуда коллектора предоконечных транзисторов:

I’_км=1.5*I_бм=15.6 (мА)

Ток покоя: I’_ок=1.56 (мА)

Сопротивления резисторов R24 и R23:

R23=R24=0.4/I_ок=256.41 (Ом)

Выбираем R23=R24=270 (Ом) изходя из ГОСТ 2825-67

Уточняем амплитуду коллекторного тока:

I’_км=I_бм+U_бэм/R23=13.75 (мА)

Для предоконечных транзисторов величина максимальной рассеиваемой мощности:

P’_kmax=I’_ok*E/2+0.4*P_H/h_21э=1.56*10^-3*9/2+0.4*1.025/48=15.56*10^-3 (Вт)

Токи базовой цепи:

I’_бм=I’_ok/h’_21э=0.087 (мА)

(T8 – KT3102 h’_21э=

T7 – KT3107 h’_21э= )

по входным характеристикам T7 (КТ3102) находим:

рис.4

U’_бэ0.58 (В)

I’_бо1=I’_ok/h’_21э(T7);   I’_бо2=I’_ok/h’_21э(T8);

I’_бо1=0.010 (мА);   I’_бо1=0.015 (мА)

По входным характеристикам Т7 и Т8: 

(для Т8)

рис.5

U’_бэ010.46 (В)

U’_бэ020.41 (В)

Напряжение смещения между базами транзисторов Т7, Т8:

U_см= U’_бэ01 +U_R +U’_бэ02=0.46+0.4+0.41=1.27 (В)

I_см=I’_бм*3=0.261 (мА)

По I_см  и U_см выбираю диоды D2 и D3 (D7A):

I_см=0.261 (мА)     U_см0.6 (В)

                  Расчёт нелинейных искажений

Для расчёта нелинейных искажений оконечного каскада необходимо построить сквозную динамическую характеристику (I_k=f(U₁)). Для построения сквозной характеристики одного плеча достаточно 3^х точек: