Розрахунок вихідного підсилювача потужності

Дані для розрахунку вихідного підсилювача:

- діюче значення вихідної напруги =8 В;

- опір навантаження Ом

- номінальне значення вхідної напруги =6 В

Рис.4.5. Схема вихідного підсилювача

Визначаємо потужність, яка віддається в навантаження

Визначаємо значення напруги двополярного джерела живлення

де - напруга насичення вихідних потужних транзисторів.
Приймаємо

Розраховуємо значення вихідних величин і параметрів, які потрібні для вибору потужних транзисторів VT 6 і VT 7.

Максимальне амплітудне значення струму колектора вихідних транзисторів

Максимальне амплітудне значення напруги на навантаженні

Максимальна потужність, яка виділяється на колекторі вихідного транзистора

Гранична частота підсилення вихідних транзисторів в схемі із спільним емітером, яка вибирається з наступної умови

Враховуючи необхідні параметри виберемо тип вихідних транзисторів (КТ815, КТ817, КТ819) з такими електричними параметрами:

Розраховуємо значення резисторів, які забезпечують зміщення вихідних транзисторів

Потужність, що розсіюється на цих резисторах буде складати

Приймаємо =2,4кОм, і вибираємо тип цих резисторів.

Визначаємо значення еквівалентного опору транзистора VT4 для змінного струму

Вибір транзисторів VT4 і VT5.

Розраховуємо амплітудне значення струму, яке повинен забезпечувати транзистор VT4

Початкове значення струму колектора для VT4

Амплітудне значення вихідної напруги транзистора VT4 .

Потужність, яка розсіюється на колекторі VT 4

В якості транзисторів VT4 і VT5 вибираємо комплементарну пару транзисторів. Транзистор VT4 з провідністю типа n-p-n (КT503, КТ3101, КТ315, КТ201), а транзистор VT5 з провідністю типа p-n-p (КT502, КТ3107, КТ316, КТ202) параметри яких відповідають наступним вимогам:

.

Значення струму спокою VT1

Амплітудне значення напруги на вході транзистора VT4

Визначаємо спад напруги на резисторі :

Приймаємо значення резистора =4700Ом і визначаємо потужність, яка на йому розсіюється

Вибираємо тип резистор .

Розраховуємо струм спокою колектора транзистора VT1

Спад напруги на діодах VD2, VD3, VD4 повинен дорівнювати напрузі зміщення вихідного квазікомплементарного повторювача і складає . Струм через діоди дорівнює струму колектора транзистора VТ1 в режимі спокою . Діоди вибираємо таким чином, щоб при даному струмі, =7,1мА на них забезпечувався необхідний спад напруги, який для кремнієвих діодів переважно складає 0,7В. Вибираємо діоди типу КД510А, для якого

Пряма вольт-амперна характеристика діода КД510A зображена на рис.4.6.

Рис.4.6. Пряма вольт-амперна характеристика діода КД510А

Розраховуємо значення резистора в колі емітера транзистора VТ1

Приймаємо значення резистора Потужність, яка розсіюється на цьому резисторі буде дорівнювати

Вибираємо тип резистора С2-23 0,5Вт 240Ом.

Вибираємо тип транзистора VT1 (КT503, КТ3101, КТ315, КТ815) параметри якого повинні задовольняти наступні вимоги:

Опір емітерного переходу транзистора VТ1

де – температурний потенціал ().

Визначаємо вхідний опір підсилювального каскаду на транзисторі VT1

де - об’ємний опір бази VT1. Для кремнієвих транзисторів приймаємо , а для германієвих -

Для розрахунку коефіцієнта підсилення підсилювального каскаду на транзисторі VT1 за напругою визначаємо його еквівалентний опір навантаження

Сумарний коефіцієнт підсилення вихідного каскаду буде складати

Визначаємо вихідний опір квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах (VT4 ÷ VT7)

Визначимо необхідне значення коефіцієнта підсилення вихідного каскаду за напругою

Визначимо коефіцієнт підсилення за напругою квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах (VT4 ÷ VT7).

Для узгодження схеми вихідного підсилювача потужності з операційним підсилювачем застосована схема зсуву потенціалів за допомогою стабілітрона VD1. Напруга стабілізації стабілітрона повинна становити

Вибираємо стабілітрон типу Д814Г, який має такі параметри: .

Приймаємо і розраховуємо значення опору резистора

Приймаємо , резистор типу С2 - 33Н - 0,125 80Ом ± 5% 100 Ом.

Обчислимо значення опорів резисторів , схеми захисту вихідних транзисторів від перенавантаження за струмом

де – максимальний струм навантаження при якому спрацьовує схема обмеження струму

Приймаємо , резистори типу: С2-33-2 0,36Ом

Розрахунок елементів кола загального від’ємного зворотного зв’язку.

Необхідне значення коефіцієнта підсилення вихідного підсилювача за напругою визначається параметрами ланки послідовного від’ємного зворотного зв’язку за напругою

Приймаємо значення і розраховуємо значення опору зворотного зв’язку

де – регулювальний резистор, який дозволяти точно встановити номінальне значення коефіцієнта підсилення за напругою. Переважно .

Опір резистора вибираємо з умови . Приймаємо
=1,1 МОм, резистор типу С2 – 33Н - 0,125 ± 5%

Коефіцієнт від’ємного зворотного зв’язку для схеми вихідного підсилювача буде складати

Розраховуємо значення вхідного опору підсилювача зі зворотним зв’язком

Розраховуємо значення вихідного опору генератора з врахуванням загального від’ємного зворотного зв’язку

Задаємо сумарне значення коефіцієнта частотних спотворень на нижній частоті для всієї схеми генератора .

Розподілимо між розділювальними конденсаторами схеми генератора: , і визначаємо значення відповідних коефіцієнтів частотних спотворень у відносних одиницях

,

Розраховуємо значення ємностей розділювальних конденсаторів , ,

Приймаємо значення розділюючих конденсаторів і виберемо їх типи, при цьому необхідно врахувати значення напруги, яка до них прикладена

С_р1 конденсатор типу К50-16-25B – 39мкФ,

С_р2 , конденсатор типу КМ-6-H90-50В – 13 мкФ,

С_р3, конденсатор типу К50-16-50В – 3,3мкФ.