Параметри підсилювача потужності звукових частот (стр. 3 из 9)

Дуже часто для запобігання руйнування транзисторів у вихідних каскадах, до якого може призвести коротке замикання в схемі або її самозбудження, застосовують спеціальні схеми, що дозволяють обмежувати максимальний струм транзистора на визначеному рівні. Принцип роботи цих схем заснований на оцінці струму в колі емітера вихідного транзистора й обмеженні напруги переходу база- емітер [3].

Схема такого захисту наведена на рисунку 2.3:

Рисунок 2.3(Схема захисту прикінцевого каскаду)

Після детального вибору кожного з каскадів зобразимо схему електричну принципову [додаток А.].

Вхідний каскад зібраний на транзисторах VT1, VT2 включених за схемою диференційного підсилювача. Підсилювач стабілізується двома підсилювачами струму, зібраними на VT3, VT4 та VT5, VT6, що дає змогу одержати великий коефіцієнт підсилення за струмом і отримати малі нелінійні спотворення. Каскад попереднього підсилення зібран на транзисторі VT7 ввімкнутому за схемою із загальним емітером. Вихідний каскад зібраний за схемою двотактного підсилювача потужності на транзисторах VT13 – VT14. Транзистор VT10 в діодному включенні та підсилювач постійного струму VT9, VT8 і резистор R17 утворюють коло зсуву. Захист зі струму зібраний на транзисторах VT11 і VT12 і резисторах R19 - R22 , призначених для відмикання спільних транзисторів при перевищенні струмів колекторів VT13 і VT14. Резистор R12 і R18 та ємність С4 утворює коло негативного зворотного зв'язку за струмом. Конденсатор C1 розділяє вхідне коло підсилювача і коло джерела сигналу з постійного струму. Кола C2, R9 та С3, R13 є фільтром.

2.2 Розрахунок вихідного каскаду[2]

Визначимо потужність, яку має забезпечити вихідний каскад:

(2.1)

Визначимо необхідну амплітуду колекторного струму:

(2.2)

Необхідну амплітуду напруги в навантаженні знайдемо:

(2.3)

Розрахуємо опори резисторів емітерної стабілізації (R23, R24 - резистори місцевого зворотнього зв’язку).

R23 = R24 = 0,05 · R_н(2.4)

R23 = R24 = 0,05 · 8 = 0,4(Ом)

Потужність резисторів ^R^{23 та}^R²⁴:

Де значення I_ксер розраховане згідно (2.10) тому R23 та R24 обираємо потужністю 2 Вт кожен.

Оскільки передкінцевий каскад має активне навантаження – джерело стабільного струму (VT8, VT9 додаток А). Необхідна напруга джерела живлення визначається за максимальною вихідною напругою
, спадом напруги U_G на джерелі стабільного струму VT8, VT9, напругою база-емітер транзисторів VT13, та спадом напруги на резисторах емітерної стабілізації R23, R24.( додаток А).

Таким чином,

(2.5),

У джерелах стабільного струму для підвищення вихідного опору ДСС, значення U_G вибирається у межах 2…3,5В.

Режимну напругу U_бе_VT₁₃ можна прийняти приблизно рівної 2 В (типове значення для складених кремнієвих n–p–n транзисторів).

Розрахуємо Е_ж

Максимальне значення напруги живлення у режимі холостого ходу Е_{ж ном} з урахуванням коливання напруги у мережі живлення:

(2.6)

Обираємо значення напруги зі стандартного ряду Е_{ж ном}= 96(В).

Оскількі обрано схему з двополярним живленням, то живлення кожного плеча двотактного каскаду здійснюватиметься від двох джерел, тобто:

Максимальне значення напруги між колектором і емітером:

(2.7)

Максимальна потужність, що розсіюється на транзисторах вихідного каскаду за гармонійного вхідного сигналу:

(2.8)

Для підвищення економічності режиму початковий струм
транзисторів вихідного каскаду вибирається як найменшим, але зниження
обмежене появою нелінійних спотворень типу "сходинка" при роботі з малими сигналами.

Найменшій допустимій величині

відповідає співвідношення:

(2.9)

На практиці значення І_к0 вибирається у межах 30 … 150 мА.

Обираємо

Скориставшись таблицею зі значеннями параметрів де:

a₀	-	коефіцієнт сталої складової a₀=f(q);
q	-	кут відсікання, деякі значення для якого надані у табл. 2.1:

Таблиця 2.1 Значення параметрів q, a, a₀
	Q°			Q°			Q°
0	90°	0,319	0,1	96,5°	0,338	0,2	104,5°	0,362
0,05	93°	0,328	0,12	98°	0,343	0,25	109,5°	0,379
0,08	95°	0,334	0,15	100°	0,35	0,3	115,5°	0,393

Середнє значення струму, що споживається транзистором у номінальному режимі:

(2.10)

Потужність споживання від джерела живлення:

(2.11)

Коефіцієнт корисної дії:

(2.12)

2.3 Вибір транзисторів вихідного каскаду.[2]

Вибір транзисторів за припустимою потужністю розсіювання Р_к_max.

З урахуванням комплексного імпедансу навантаження (з точки зору підвищення надійності) величину Р_к_max треба збільшити у 1.8 - 3 рази, тобто

(2.13)

Сумарний тепловий опір вихідних транзисторів R_t (враховуючи опори радіаторів) визначають як

, (2.14)

де:	T_max=175°C	-	максимальна температура кристалу;
	T_c_ер	-	максимальна температура навколишнього середовища (найчастіше T_cер=50°С).

Щоб із довідника обрати транзистор за його потужністю треба розрахувати максимальне значення потужності (

), що розсіюється за температури корпусу транзистора Т=25°С.

Параметри підсилювача потужності звукових частот (стр. 3 из 9)

Потужність споживання від джерела живлення:

Коефіцієнт корисної дії:

Вибір транзисторів за припустимою потужністю розсіювання Рк max.

Вибір транзисторів за припустимою потужністю розсіювання Р_к_max.