Реферат: Расчет усилителя низкой частоты
Большинство источников входного сигнала развивают очень низкое напряжение Ег = 10 мВ. Подавать его непосредственно на каскад усиления мощности не имеет смысла, так как при слабом управляющем напряжении невозможно получить значительные изменения выходного тока.
Рассчитаем максимальное напряжение в нагрузке по формуле:
В (1)
Определим максимальный ток протекающий через нагрузку:
(2)
Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя по формуле:
(3)
Определим ориентировочное количество каскадов предварительного усиления по следующей формуле:
(4)
Полученное по формуле (4) количество каскадов округляют до ближайшего целого нечетного числа (в большую сторону), так как схема с ОЭ дает сдвиг фаз 180°
n = 3
Выходной каскад ставится на выходе усилителя и обеспечивает усиление мощности полезного сигнала в нагрузку.
2.3 Разработка принципиальной электрической
схемы усилителя
Схемная реализация входного каскада представлена на рис 7.
Рисунок 7
Это схема дифференциального каскада. Я решил выбрать диф. каскад по следующим причинам:
ü дифференциальный каскад обеспечивает повышенную температурную стабильность предварительного усиления
ü к дифференциальному каскаду проще подключить обратную связь
ü
у дифференциального каскада сравнительно большое входное сопротивление.
Схемная реализация каскада предварительного усиления представлена на рис 8. Это схема усилителя на биполярном транзисторе включенном по схеме с общим эмиттером. Я выбрал эту схему так как у нее сравнительно большие коэффициенты усиления по напряжению и по току, а также большое входное сопротивление. Недостаток этой схемы – сдвиг фаз между входным и выходным сигналом равен 180°.
Рисунок 8
Схемная реализация выходного каскада представлена на рис 9.
Рисунок 9
Это схема двухтактного усилителя мощности работающего в режиме В. Двухтактный усилитель мощности обладает более низким коэффициентом нелинейных искажений, чем однотактный усилитель мощности. Также важным преимуществом двухтактной схемы является ее малая чувствительность к пульсациям питающих напряжений. Недостатком данной схемы является трудность подбора одинаковых транзисторов.
Электрическая принципиальная схема представлена на рис 10.
Рисунок 10
2.4 Электрический расчет
Рассчитаем максимальное напряжение в нагрузке по формуле:
В (5)
Определим максимальный ток протекающий через нагрузку:
(6)
Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя по формуле:
(7)
Определим ориентировочное количество каскадов предварительного усиления по следующей формуле:
(8)
Полученное по формуле (8) количество каскадов округляют до ближайшего целого нечетного числа (в большую сторону), так как схема с ОЭ дает сдвиг фаз 180°
n = 3
Рассчитаем напряжение питания усилителя по формуле:
(9)
где 
- падение
напряжения на переходе коллектор-эмиттер выходного транзистора в режиме
насыщения, В;
-
падение напряжения на резисторе, установленном в эмиттерной цепи выходного
каскада, В;
Для большинства мощных транзисторов 
= 0,5..2 В. Предварительно
можно принять 
= 1 В. Зададимся
падением напряжения на резисторе, установленном в эмиттерной цепи: 
= 1 В
Подставим рассчитанные напряжения в формулу (9) и определи напряжение питания усилителя:
= 32,98 В
Полученную величину округлим до ближайшего целого числа, а затем примем из стандартного ряда:
= 35 В
Зная напряжение
питания усилителя и максимальный ток протекающий через нагрузку, выберем
транзисторы для выходного каскада по следующим условиям:
Ikmax ³ Iнmax + Ikп
Uкэmax ³ 2× Ek
По справочной литературе [5] выбираем следующие транзисторы:
VT8 KT827B
VT9 KT825B
Со следующими параметрами:
Uкэmax8 = 100 В Ikmax8 =
20 А 
= 3 В
Характеристики транзистора представлены на рис 15, 16
По рис 15 определим напряжение на переходе база-эмиттер:
Рассчитаем сопротивление резисторов R10 и R11 по формуле:
Ом (10)
Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:
0,062 Ом
По рис 16 определим ток коллектора покоя, а также статический коэффициент передачи тока транзистора VT8:
Ikп8 = 4 А h21Э8 = 39000
Рассчитаем мощность рассеиваемую на резисторе:
(11)
Определим ток базы покоя транзисторов выходного каскада:
(12)
Определим максимальный ток базы транзисторов выходного каскада:
(13)
Определим ориентировочный максимальный ток коллектора VT5:
Ikmax5 = 10×IБmax8 = 10×513×10-6 = 5.13 mA (14)
Зная максимальный ток базы транзистора VT8 и
напряжение питания, выберем транзисторы для реализации защиты по току:
Ikmax ³ Iбmax8
Uкэmax ³ 2× Ek
По справочной литературе [5] выбираем следующие транзисторы:
VT6 KT215В - 1
VT7 KT214В - 1
Со следующими параметрами:
Uкэmax7 = 80 В Ikmax7 = 40 мА
Характеристики транзистора представлены на рис 17,18,19,20
Рассчитаем максимальный ток коллектора VT8:
(15)
Примем значение сопротивления резистора 
равным 0,036 Ом
Рассчитаем минимальное падение напряжения на резисторе 
:
(16)
Рассчитаем максимальное падение напряжения на резисторе
:
(17)
Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выбираем транзистор VT5 по следующим критериям:
Ikmax ³ Iкmax5
Uкэmax ³ 2× Ek
VT5 КТ214В - 1 
Характеристики транзистора представлены на рис. 17, 18 По графику зависимости h21Э (IЭ) определим минимальный ток коллектора VT5:
Рассчитаем ток коллектора покоя VT5 по формуле:
(18)
Из рис 18 определим статический коэффициент передачи тока для тока эмиттера равного 20,513 мА.
Определим ток базы покоя для VT5 по формуле:
(19)
По рис.17 определим напряжение база – эмиттер:
