Проектирование и расчет низкочастотного усилителя (стр. 2 из 3)

Определяем мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора:

Р_к=

= .

Аналогично вышеуказанному способу, выбираем пару транзисторов VT1 и VT2. В качестве транзисторов VT1 и VT2 выбираем соответственно транзисторы КТ503А(n-p-n) и КТ502А (p-n-p):

, т.е. ( )

, т.е. ( )

, т.е. ( )

По статическим характеристикам транзисторов VT1(VT2) определяем амплитудное значение тока базы I_бм и напряжение на базе U_бм (Рис 2):

I_бm=5,3 мА, U_бm=186 мВ.

Далее определяем входное сопротивление транзистора для переменного тока:

R_вхT1~ = = .

Определяем амплитуду входного напряжения каждого плеча(VT1,VT2):

U_вхТ1=U_бmТ1+U_kmT1=0.186+3,25=3,436B, заметим, что U_kmT1=U_вхТ3=3,25 В.

Так как R_вхT1~ < 1 кОм, значит R_вхУМ < 1 кОм (R_вхУМ = R_вхT1~ | | R₁).

{Находим делитель R₁-VD1-VD2-R₂ по I_д = 7.5·I_0бT1=0,375мА, по
U_д ≈ U_0bT1 =0,34 В. Определяем диод по этим параметрам: выбираем КД514А.

Определяем R₁(R₂):

R₁=R₂=

= . Выбираем сопротивление из стандартного ряда (±5%): R1=R2=33 кОм.

Найдем входное сопротивление усилителя мощности:

R_вхУМ=

.}

2.3 Расчет теплоотвода для транзисторов выходного каскада

Подводимая к усилителю электрическая мощность рассеивается в основном помимо нагрузки, на транзисторах оконечного каскада. Вследствие этого температура внутренних областей и корпуса прибора превышает температуру окружающей среды. Температура p – n – переходов является важнейшим фактором, от которого зависят не только величины основных параметров, но и общая работоспособность приборов.

С целью удержать температуру на допустимом уровне используют теплоотводящие радиаторы.

Определим требуемую площадь радиатора, изготовленного из алюминия с коэффициентом теплопроводности К=0,0013 Вт/см²*градус.

Примем температуру окружающей среды равной

=50 .

=125 - максимальная температура переходов для транзисторов VT3 и VT4 с радиатором (взята из справочника).

=4.73 Вт - суммарная мощность рассеивания на переходах транзисторов VT3 и VT4,

Тепловое сопротивление между полупроводником и корпусом:

T_K определяется по графику (Рис. ): T_K=380 К=107 ⁰C

Необходимая поверхность охлаждения

приближенно равна:

2.4 Расчет коэффициента нелинейных искажений и параметров цепи обратной связи.

Для учета неполной идентичности плеч двухтактного каскада считают, что их коэффициенты передачи, а значит, и амплитуды всех гармоник выходных токов отличаются от средних в 1+v/2 раз, причем в разных плечах в разные стороны.(v=0,1….0,2) В результате амплитуды нечетных гармоник токов транзисторов в выходном колебании каскада оказываются удвоенными, а у четных гармоник ввиду их вычитания остается нескомпенсированная часть, равная v.

Для расчета нелинейных искажений используем метод пяти ординат заполняем таблицу и строим косинусоиду:

1	2	3	4
Ik (мА)	800	1800	2900	3800
Iб (мА)	20	46	118	200
Uбэ (В)	0,78	0,86	0,98	1,2
Ec (В)	0,917	1,175	1,787	2,568

E_c=U_вх+i_вхR_с

E_c=U_бэ+i_бR_с

R_с=r_эт1=

=

E_c1=0,78+0,002·6,84=0,917 В

E_c2=0,86+0,046·6,84=1,175 В

E_c3=0,98+0,118·6,84=1,787 В

E_c4=1,2+0,2·6,84=2,568 В

Рис.3

I₁=800 мА

I₂=2150 мА

I₃=3200 мА

I₄=3800 мА

a=сos(3

/8)=0.383

b=cos(

/4)=0.707

c=cos(

/8)=0.924

I_A=(I₁-2I₂+I₃+I₄/2)/2b=(800-2·2150+3200+1900)/2·0.707=1131,54 мА

I_B=I₄/2-I₁=3800/2 – 800=1100 мА

I_M=[a(I₄+I₃/b)-2I₂]/c=[0.383· (3800 + 3200/0.707) – 2·2150]/0.924= – 1202мА

I_N=I₄-I₃/b=3800 – 3200/0.707= – 726,17мА

Считаем гармоники:

I_m1=(I₄+I₃/b)/2=(3800 + 3200/0.707)/2=4163 мА

I_m2=v(I_B+ I_A)/4=0.1· (1100 + 1131,54)/4=55,79 мА

I_m3=( I_N+ I_M)/4=(-726,17 - 1202)/4= – 482 мА

I_m4=v(I₁-I₃+I₄/2)/4=0.1· (800 – 3200 + 1900)/4= – 125 мА

I_m5=( I_N- I_M)/4=(–726,17 + 1202)/4=118,96 мА

I_m6=v(I_B-I_A)/4=0.1· (1100 – 1131,54)/4=-0,79 мА

Считаем коэффициент нелинейных искажений:

K_Г=

=

K_Гос=

K^*=K_УМ·K_ОУ

K_УМ=

ОУ выбирается по следующим параметрам: E_k=6.3B, U_вхУМ=3,45B,
R _вхУМ=1.485 кОм, I_бmT1=0.09 мА. Выбираем 140УД1.

K_ОУ=1350

K=0.82·1350=1107

Находим коэффициент усиления:

=

Найдем сопротивления R1 и R2 ОУ:

=

Примем R1 = 5 кОм

тогда

Сопротивления R1 и R2 удовлетворяют условию:

< <

Найдем коэффициент передачи ОУ и УМ:

, значит нужен расчет каскада предварительного усиления.

2.5 Выбор и расчет каскадов предварительного усиления

Найдем коэффициент передачи по напряжению всей схемы:

K₀=

=

Найдем коэффициент передачи по напряжению каскада предварительного училения:

K₂=

=

K₂=1+