рис 3.4

3.4 Определим входное сопротивление оконечного каскада Rвхок :

Uвхок8В

Rвхок =¾¾¾= ¾¾¾= 8 кОм

Iбvt3 1 мА

Полученное входное сопротивление полностью удовлетворяет условию

Rвхок ³Rн min оу

где Rн min оу = 1кОм (для ОУ К140УД6).

4. Задание режима АВ. Расчёт делителя

Для перехода от режима В к режиму АВ на вход верхнего плеча нужно подать смещающее напряжение +0.6 В, а на вход нижнего плеча - –0.6 В. При этом, поскольку эти смещающие напряжения компенсируют друг друга, потенциал как на входе оконечного каскада, так и на его выходе останется нулевым. Для задания смещающего напряжения применим кремниевые диоды КД-223 (VD1-VD2, см. принципиальную схему), падение напряжения на которых Uд = 0.6 В

Расчитаем сопротивления делителя Rд1= Rд2= Rд . Для этого зададим ток делителя Iд, который должен удовлетворять условию:

Iд³10*Iбvt3

Положим Iд = 3 А и воспользуемся формулой

Ек – Uд (15 – 0.6) В

Rд = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 4.8 Ом » 5 Ом

Iд 3 А

5. Расчёт параметров УМ с замкнутой цепью ООС

Для улучшения ряда основных показателей и повышения стабильности работы усилителя охватим предварительный и оконечный каскады УМ общей последовательной отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению. Она задаётся резисторами R1 и R2 (см. схему на рис. 6 ).

Исходя из технической документации на интегральный операционный усилитель К140УД6 его коэффициент усиления по напряжениюKuоу1 равен 3*104 . Общий коэффицент усиления обоих ОУ равен :

Kuоу = Kuоу1 * Kuоу2 = 9*108

Коэффициент усиления по напряжению каскадов, охваченных обратной связью Ku ос равен:

Uвых ос Кu( Kuоу1*Kuоу2 * Kuок) 1

Ku ос = ¾¾¾ = ¾¾¾¾= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾»¾

Eг 1 + cKu1 + c( Kuоу1*Kuоу2 * Kuок) c

рис. 3.5

Изобразим упрощённую схему нашего усилителя , заменив оконечный каскад его входным сопротивлением (см. рис. 3.5 ) (ООС на схеме не показана, но подразумевеется ). Здесь RнэквºRвхок = 8 кОм ;Uвых ос = Uвхок = 8 В , Ег = 15 В (из задания ).

Uвых ос 8000 мВ

Ku ос = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 5333

Eг 1.5 мВ

1

¾ = Ku ос =5333

c

Найдём параметры сопротивлений R1 и R2 , задающих обратную связь. Зависимость коэффициента обратной связи c от сопротивлений R1 и R2может быть представлена следующим образом:

R1

c = ¾¾¾

R1 + R2

Зададим R1 = 0.1 кОм . Тогда :

1 R11

¾¾ = ¾¾¾ = ¾¾¾Þ 5333 = 1 + 10R2ÞR2= 540 кОм

Ku осR1 + R25333

6. Оценка влияния параметров усилителя на завал АЧХ в области верхних и нижних частот

Усилитель мощности должен работать в определённой полосе частот ( от ¦н до ¦в ) . Такое задание частотных характеристик УМ означает, что на граничных частотах ¦н и ¦в усиление снижается на 3 дБ по сравнению со средними частотами, т.е. коэффициенты частотных искажений Мн и Мв соответственно на частотах ¦н и ¦в равены:

Мн = Мв = Ö 2 (3 дБ)

В области низких частот (НЧ) искажения зависят от постоянной времени tнс цепи переразряда разделительной ёмкости Ср :

_

Мнс = Ö 1 + ( 1 / ( 2p¦нtнс ))2

Постоянная времени tнс зависит от ёмкости конденсатора Ср и сопротивления цепи переразряда Rраз :

tнс = Ср* Rраз

При наличии нескольких разделительных ёмкостей ( в нашем случае 2) Мн равно произведению Мнс каждой ёмкости:

Мн = Мнс1 * Мнс2

Спад АЧХ усилителя мощности в области высоких частот (ВЧ) обусловлен частотными искажениями каскадов на ОУ и оконечного каскада, а так же ёмкомтью нагрузки, если она имеется. Коэффициент частотных искажений на частоте ¦в равен произведению частотных искажений каждого каскада усилителя:

Мв ум = Мв1 * Мв2 * Мвок * Мвн

Здесь Мв1 , Мв2 , Мвок , Мвн - коэффициенты частотных искажений соответственно каскадов на ОУ, оконечного каскада и ёмкости нагрузки Сн . Если Ku оу выбран на порядок больше требуемого усиления каскада на ОУ, то каскад ОУ частотных искажений не вносит ( Мв1 = Мв2 = 1).

Коэффициент искажений оконечного каскада задаётся формулой:

_

Мвок = 1 + ( Ö 1+ (¦в/¦b) - 1)(1 - Kuoк)

Здесь ¦b - верхняя частота выходных транзисторов. Коэффициент частотных искажений нагрузки Мвн , определяемый влиянием ёмкости нагрузки Сн в области высоких частот зависит от постоянной времени tвн нагрузочной ёмкости :

Мвн = Ö 1 + ( 1 / ( 2p¦вtвн ))2