рис 2.1 рис 2.2 рис 2.3

Расчёт параметров усилителя мощности

1. Расчёт амплитудных значений тока и напряжения на нагрузке

1.1 Найдём значение амплитуды на нагрузкеUн . Поскольку в задании дано действующее значение мощности, применим формулу:

Uн2_ _

Pн = ¾¾¾ Þ Uн= Ö 2Rн Pн = Ö 2 * 4 Ом * 5 Вт = 6.32 В

2Rн

1.2 Найдём значение амплитуды тока на нагрузке Iн :

Uн 6.32 В

Iн = ¾¾¾ =¾¾¾¾= 1.16 А

Rн 4 Ом

2. Предварительный расчёт оконечного каскада

Для упрощения расчёта проведём его сначала для режима В.

2.1 По полученному значению Iн выбираем по таблице ( Iк ДОП > Iн) комплиментарную пару биполярных транзисторов VT1-VT2 :КТ-817 (n-p-n типа)и КТ-816 (p-n-p типа). Произведём предварительный расчёт энергетических параметров верхнего плеча бустера (см рис. 3.1).

Рис. 3.1

2.2 Найдём входную мощность оконечного каскада Pвх . Для этого нужно сначала расчитать коэффициент усиления по мощности оконечного каскада Kpок , который равен произведению коэффициента усиления по току Ki на коэффициент усиления по напряжению Ku :

Kpок = Ki * Ku

Как известно, для каскада ОК Ku£ 1 , поэтому, пренебрегая Ku, можно записать:

Kpок» Ki

Поскольку Ki= b+1 имеем:

Kpок»b+1

Из технической документации на транзисторы для нашей комплементарной пары получаем b = 30. Поскольку bвелико, можно принять Kpок= b+1 »b. Отсюда Kpок= 30 .

Найдём собственно выходную мощность бустера. Из соотношения

Pн

Kpок = ¾¾

Pвх

Pн

получим Pвх = ¾¾ , а с учётом предыдущих приближений

Kpок

2.3 Определим амплитуду тока базы транзистора VT1 Iбvt1 :

Iк

Iб = ¾¾¾ , т.к. Iн = Iкvt1получим :

1+b

IнIн1600 мА

Iбvt1= ¾¾¾»¾¾¾= ¾¾¾¾ = 52 мА

1+bvt1bvt130

2.4 Определим по входной ВАХ транзистора напряжение на управляющем

переходе Uбэ (cм. рис 3.2)

рис 3.2

Отсюда находим входное напряжение Uвхvt1

Uвхvt1 = Uбэvt1 + Uн = 1.2 В + 6.32 В = 7.6 В

2.5 Определим входное сопротивление верхнего плеча бустера Rвх :

Uвх Uвх 7.6 В

Rвх = ¾¾¾ = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 150 Ом

Iвхvt1 Iбvt15.2*10-3

Поскольку из-за технологических особенностей конструкции интегрального операционного усилителя К140УД6 полученное входное сопротивление (оно же сопротивление нагрузки ОУ ) мало (для К140УД6 минимальное сопротивление нагрузкиRmin оу = 1 кОм ), поэтому для построения оконечного каскада выбираем составную схему включения (чтобы увеличить входное сопротивление Rвх). Исходя из величины тока базы транзистора VT1 Iбvt1 (который является одновременно и коллекторным током транзистора VT3 ) выбираем комплементарную паруна транзисторах КТ-361 (p-n-p типа) и КТ-315 (n-p-n типа).Соответственно схема оконечного каскада примет вид, показанный на рис. 3.3 .

рис. 3.3

3. Окончательный расчёт оконечного каскада

3.1 Расчитаем входную мощность Pвхок полученного составного оконечного каскада. Исходя из того, что мощность на входе транзистора VT1 Pвх мы посчитали в пункте 2.2 , получим :

PвхPвх160 мВт

Pвхок = ¾¾¾ » ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 3.2 мВт

bvt3+1 b 50

3.2 Определим амплитуду тока базы Iбvt3 транзистора VT3. Поскольку Iкvt3» Iбvt1имеем:

Iкvt3Iбvt152 мА

Iбvt3 = ¾¾¾»¾¾¾ = ¾¾¾» 1 мА

1+bvt3 bvt3 50

3.3 Определим по входной ВАХ транзистора VT3 напряжение на управляющем переходе Uбэvt3 (см. рис. 3.4 ). Поскольку Uбэvt3 = 0.6 В , для входного напряжения оконечного каскада Uвхок имеем:

Uвхок = Uн + Uбэvt1 + Uбэvt1 = (6.32 + 1.2 + 0.6) В = 8 В