Усилитель мощности (стр. 2 из 2)

U_ВЫХ= Р_ВЫХ/ I_Н = 1/1 =1 (В) (4.2)

R_Н= 1/1=1 (Ом)

Разделительный конденсатор С4 был пасчитан из условия нижней граничной частоты f_Н=50 Гц

С4=1/(2*p* f_Н * R_Н*Ö(М_Н-1) ) (4.3)

Где М_Н – коэффициент искажений вносимый данным конденсатором в схему, для усиления мощности. Примем М_Н=1,3. Тогда, произведя расчет, получим:С4=3832 (мкФ)

Примем С4: К50-6 4000 мкФ´ 15 В

Максимальное значение напряжения колектор-эммитер на транзисторах:

U_КЭ_max= Е_ПИТ=12 (В)

Максимальный ток коллектора транзисторов определим по формуле

I_К_max = U_ВЫХ / R_Н =1/1 = 1 (А) (4.4)

По последним двум параметрам выбрали транзисторы комплиментарной пары:

VT1- КТ815А (п-р-п)

VT- КТ814А (р-п-р)

Их параметры идентичны и равны:

I_К_max= 3 (А)

b_min = 100

U_КЭ_max = 30 (В)

U_БЭ = 0,6 (В)

Напряжение покоя на эмиттерах транзисторов равно:

U_O = 0.5*Е_ПИТ = 0,5*12=6 (В) (4.5)

Амплитуда базового тока:

I_Б_max= I_{К max} / b_min =1/100 = 10 (тА) (4.6)

Базовый ток был выбран по входной ВАХ транзисторов [5] по началу линейного участка характеристики.

I_Бо= 10^-3 (А) U_Бэо = 0,7 (В)

Далее был расчитан ток покоя коллектора по формуле:

I_Ко = I_Бо* b_min =10^-3 * 100 = 0,1 (А) (4.7)

По [6] были выбраны диоды VD1 и VD2 с прямым падением напряжения U_VD=0.7 (В) и прямым током равным:

I_VD = 1.2* I_Б_max = 1.2*10^-2 = 12 (тА) (4.8)

Этим параметрам соответствуют диоды КД522А

Ток через резистор R5 рассчитан из условия

I_R₅ = I_Бо + I_VD = 12*10^-3 + 10^-3 = 13*10^-3 (А) (4.9)

Напряжение на резисторе R5 :

U_R₅ = E_ПИТ – U_O – U_Бэо = 12-6-0,7=5,3 (В) (4.10)

Сопротивление резистора R5 равно:

R5 = U_R₅ / I_R₅ = 5.3/13*10^-3 = 387 Ом (4.11)

Мощность выделяемая на резисторе R5:

P_R₅ = I_R₅²R5 =(13*10^-3)²*387 =0.165 (Вт) (4.12)

Исходя из идентичности плеч каскада приняли сопротивление R6=R5 и выбрали

R5=R6: МЛТ-0,25 390 Ом

Входное сопротивление каскада:

R_ВХ = R5/2 ll (R_H*b_min ) = 66 (Ом) (4.13)

Амплитуда входного тока:

I_ВХ_max= I_БМ + I_R₅ = 10^-2+13*10^-3 =23*10^-3 (А) (4.14)

Амплитуда входного напряжения каскада

U_ВХ_max = I_ВХ * R_ВХ + U_ВЫХ = 23*10^-3*66+1=2,083 (В) (4.15)

Коэффициент усиления выходного каскада по напряжению

K_U = U_ВЫХ / U_Вх_max = 1 / 2,083 = 0,48 (4.16)

Емкость конденсатора С3 :

С3=1/(2*p* f_Н * R_ВХ*Ö(М_Н-1) ) (4.17)

М_Н=1,04 – коэффициент вносимых искажений для предварительного усилителя

С3=168*10^-6Ф

Выбираем С3: К50-16 200 мкФ ´ 15 В

4.2 Расчет предварительного усилителя

Изначально необходимо расчитать коэффициент усиления по напряжению предварительного усилителя по формуле

А = К_U_общ/ К_U (4.18)

Где К_U_общ – коэффициент усиления по напряжению всего усилителя мощности.

К_U_общ = U_ВЫХ / U_ВХ =1 / 0,1=10 (4.19)

А=10 / 0,48 =20,83

Расчет фильтра производим по методике [1] согласно которой сначала выбираем конденсатор С1 из условия:

С1= 10^-5 / f_СР(4.20)

Где f_СР=f_В –частота среза фильтра.

С1=10^-5/ 500 = 20*10^-9 (Ф)

Выбираем С1: К72П-3 22 (нФ)

Емкость конденсатора С2 расчитывается по формуле:

С2 = (А-1+в²/4с )*С1 (4.21)

Где с и в – коэффициенты для фильтра Баттерворта второго порядка (из [таблица 3.1:1]). в=1,414 ; с=1

С2=0,4*10^-6(Ф)

Выбираем С2: К 70-8 0,4(мкФ)

Сопротивление R1 рассчитаем из условия:

R1 = (1/p*f_CC1) / (в+Ö(в² + 4*с*(А-1-С2/С1 )))=12400 (Ом) (4.22)

Выбираем R1: МЛТ –0,125 12 (кОм)

Сопротивление R2 определяется как

R2=1/(c*C1*C2*R1*(2*p*f_C)²) = 1021 (Ом) (4.23)

Выбираем R2 : МЛТ –0,125 1 (кОм)

Исходя из значения коэффициента усиления А рассчитаем значения сопротивлений резисторов R3 и R4.

R3 = А*(R1+R2)/(А-1)= 13655 (Ом) (4.23)

Выбираем R3 : МЛТ - 0,125 13 (кОм)

R4 = А*(R1+R2) = 270790 (Ом) (4.24)

Выбираем R4 : МЛТ – 0,125 270 (кОм)