Усилитель мощности электрических сигналов (стр. 4 из 5)
Предоконечный каскад предназначен для согласования оконечного каскада на составных комплиментарных транзисторах, работающих в режиме класса АВ, с выходом ОУ А2. Предоконечный каскад построен на биполярном транзисторе n-p-n типа, который включен по схеме с ОЭ в цепь смещения оконечного каскада вместо резистора R4 (Рисунок 15).
Рисунок 15 - Принципиальная схема предоконечного и оконечного каскадов.
3.1 Выбор типа транзистора
Для предоконечного каскада входные параметры второй пары составного каскада являются выходными, то есть для выбора транзисторов используем следующие данные:
; 
=14,97В. 
, 
,Eк =2Еп ,следовательно Eк = 42 В
; 
Исходя из рассчитанных данных выбираем транзистор: это КТ-601А - кремневые планарные n-p-n-транзисторы предназначенные для работы в радиовещательных и телевизионных приемниках, в усилительной аппаратуре и других устройствах. Корпус герметичный, металлический, с гибкими выводами, пластмассовый. Масса транзистора не более 2 г.
3.2.1 Построение нагрузочных прямых
1) Строим нагрузочную прямую по постоянному току:
а) Iк = 0, Uкэ = Ек = 42 В
б) Uкэ = 0,
42 / 3476 = 11 мА;2) Строим нагрузочную прямую по переменному току:
а)
; 
б) IK=0
Рисунок 16 - Выходные характеристики транзистора КТ-601А.
Затем переносим точки на входную характеристику:
, 
, 
, 
Рисунок 17 - Входная характеристика транзистора КТ-601А.
Для этих токов находим соответствующие напряжения Uбэ:
, 
, 
, 
Выбрав необходимый режим работы транзистора, то есть исходное положение рабочей точки на нагрузочной прямой и определив по характеристикам ток и напряжение смещения базы, необходимо обеспечить во входной цепи транзистора это напряжение смещения. Простейший способ обеспечить это смещение - включить в цепь базы транзистора источник напряжения Uбэ0.
Iд >>Iб; Iд =(3.. 5)Iб = 4Iб0 = 4*118 = 472 мкА;
4. Разработка и расчет промежуточного каскада
Данный каскад будет построен на операционном усилителе. Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока, имеющий высокий коэффициент усиления порядка несколько сотен единиц.
В данном каскаде применяем масштабирующий операционный усилитель с инвертируемым сигналом.
Рисунок 18 - Принципиальная схема промежуточного каскада.
Основной функцией этого усилителя умножение входного сигнала на постоянный коэффициент. В данной схеме операционный усилитель охвачен отрицательной параллельной обратной связью по напряжению.
4.1 Выбор операционного усилителя
Основные параметры операционного усилителя:
1) КU - коэффициент усиления по постоянному току, чем больше коэффициент, тем ближе операционный усилитель к идеальному.
2) Rвх – входное сопротивление;
3) Rвых – выходное сопротивление;
4)
- напряжение питания, 
- около 5%;5) Uвыхm – максимальная амплитуда выходного сигнала 80 %Еп
6) Rн,min(1…2) кОм
7) Iн,max = (5…10) мА
8) fв – верхняя граничная частота;
10) есм – напряжение смещения нуля;
11) Iвх1, Iвх2
Выберем операционный усилитель К140УД6, у которого
Uсм = 10 мВ, Iвх= 30 нА, ΔIвх = 10 нА, Uп= (5-17)В, Iпот= 4 мА, Rвх=1МОм, кос.сф.=70 Дб, Rн,min=1кОм.
4.2 Расчет масштабирующего усилителя с инвертированием сигнала
При анализе усилительных свойств схемы на операционном усилителе будем считать, что
; 
так как
, откуда получим 
Также
,из предыдущего каскада имеем Uвых = 0,04 В, а Uвх = 5 мВ, откуда
Теперь рассчитаем R1 и R2:
Зададимся произвольным значением R2 при условии R2>>Rнmin ,
Так как Rнmin = 1 кОм , откуда
С другой стороны
>>I0 
, 
>>103 I0Пусть I0 = 0,001 мкА, тогда
>> 1 мкА, следовательно =10 мкА 
, 
R2<< Rвх, Rвх= 1МОм
, так как к0→∞, то 
5. Разработка и расчет входного каскада
Данный каскад также будет построен на операционном усилителе. Только в отличие от предыдущего каскада мы выбираем масштабирующий усилитель без инвертирующего сигнала. Это каскад согласовывает высокое входное сопротивление сигнала с каскадом, обладающим более меньшим входным сопротивлением.
Операционный усилитель охвачен отрицательной последовательной обратной связью по напряжению.
Рисунок 19 - Принципиальная схема входного каскада.
5.1 Выбор операционного усилителя
Выберем операционный усилитель К140УД6, у которого
Uсм = 10 мВ, Iвх= 30 нА, ΔIвх = 10 нА, Uп= (5-17)В, Iпот= 4 мА, Rвх=1МОм, кос.сф.=70 Дб, Rн,min=1кОм.