Разработка и расчет принципиальной схемы

При расчете предполагается, что параметры транзисторов различных плеч одинаковы. [3]

Величина напряжения источника питания определяется по формуле [3] (3.1):

 

, (3.1)

 

Максимальное значение коллекторного тока оконечных транзисторов VT3 и VT4 определяется по формуле (3.2):

 

.(3.2)

 

Значение тока покоя определяется, исходя из условия (3.3):

 

 (3.3)

 

Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из оконечных транзисторов определяется по формуле (3.4):

 

 (3.4)

 

По полученным значениям , ,  и заданному в техническом задании  выбирается тип оконечных транзисторов VT3 и VT4 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть:

 

(3.5)

(3.6)

(3.7)

(3.8)

 

Данным условиям удовлетворяет транзистор КТ815 [5]:

 

,

Максимальное значение тока предоконечных транзисторов определяется по формуле (3.9):

 

, (3.9)

 

где  - максимальное значение коллекторного тока оконечных транзисторов;

 - минимальное значение коэффициента передачи тока оконечных транзисторов.

 

.

 

Максимальная мощность, рассеиваемая коллекторным переходом каждого из предоконечных транзисторов определяется по формуле (3.10):

 

 (3.10)

 

По полученным значениям , ,  и заданному в техническом задании  выбирается тип предоконечных транзисторов VT1 и VT2 так, чтобы максимально допустимые значения параметров транзисторов превышали расчетные, то есть:

 

(3.11)

(3.12)

(3.13)

(3.14)

 

Данным условиям удовлетворяют транзисторы КТ3102A и КТ3107A [5]:

 

 

Емкость разделительного конденсатора С4 находится по формуле (3.15):

 

, (3.15)

 

где  – нижняя граничная частота;

 

 

Номинальное значение емкости разделительного конденсатора С4 выбрано равным 820 мкФ, в соответствии с ГОСТ 10318-80.

Значения сопротивлений резисторов R7 и R8 выбраны равными 100 Ом и будут уточняться при моделировании схемы на ЭВМ.

Частотные искажения каскада в области низких и высоких частот рассчитываются по формулам (3.16) и (3.17) соответственно:

 

(3.16)

, (3.17)

 

где  – верхняя граничная частота.

 

 

Входной ток двухтактного бестрансформаторного каскада рассчитывается по формуле (3.18):

 

, (3.18)

 

где  - максимальное значение тока предоконечных транзисторов.

 

 

Ток делителя R4-R5-R6 определяется из соотношения (3.19):

 

(3.19)

 

Значение сопротивления резистора R5 определяется по формуле (1.3.20):

 

, (3.20)

 

где I_Д – ток делителя R4-R5-R6;

U_БЭ1, U_БЭ2, U_БЭ3, - напряжения смещения на эмиттерных переходах соответствующих транзисторов, определяемые по входным характеристикам.

 

 

Для обеспечения минимальных нелинейных искажений напряжения смещения на коллекторных переходах VT1 и VT2 должны быть равны, так как параметры h_21Э и I_КБ0 этих транзисторов одинаковы. То есть

 

(3.21)

 (3.22)

 (3.23)

 

Таким образом, напряжение смещения на коллекторном переходе любого из транзисторов VT1 или VT2 определяется по формуле (3.24):

 

, (3.24)

 

где  - падение напряжения на резисторе R5.

 

.

 

Сопротивления R4 и R6 рассчитываются по формулам (3.25) и (3.26) соответственно:

 

(3.25)

 (3.26)

 

По расчетным значения сопротивлений R4 и R6 выбираем ближайшие номинальные значения по ГОСТ 10318-80 равные 4,3 кОм и 5,1 кОм соответственно.

Емкость конденсатора С3 находится по формуле (3.27):

 

,(3.27)

 

где  - нижняя граничная частота УНЧ.

 

 

Ближайшее номинальное значение емкости С3 по ГОСТ 10318-80 равно 3,9 мкФ. Входное сопротивление двухтактного выходного каскада определяется по формуле (3.28):

 (3.28)

 

Значение сопротивления резистора R3 рассчитывается[1] по формуле (3.29):

 

(3.29)

 

где  - входное сопротивление двухтактного оконечного каскада;

 - оптимальное значение сопротивления нагрузки ОУ

 

 

Такое значение сопротивления R3 обусловлено необходимостью обеспечения требуемого входного сопротивления выходного двухтактного каскада, чтобы R3||R_вх = R_н.min.

Значение емкости конденсатора С2 определяется[1] по формуле (3.30):

 

, (3.30)

 

где || ;  – нижняя граничная частота;  - коэффициент частотных искажений (задаемся   дБ);

 - оптимальное значение сопротивления нагрузки ОУ.

 

 

Ближайшее номинальное значение емкости С2 по ГОСТ 10318-80 равно 1,8 мкФ.

Коэффициент передачи RC-цепи связи вычисляется[1] по формуле (3.31):

 

 (3.31)

 

Коэффициент передачи RC-цепи связи на нижней граничной частоте вычисляется по формуле (3.32):

 

 (3.32)

 

Таким образом, напряжение на входе RC-цепи связи будет определяться выражением (3.33):

 

(3.33)

 

В качестве инвертирующего усилителя выбираем микросхему операционного усилителя КР 1001 УД 1.

Для обеспечения согласования инвертирующего усилителя на ОУ и источника сигнала необходимо, чтобы сопротивление входа усилителя и источника сигнала были равны. Так как ,[2] то справедливо

 

 Ом.

 

Так как , то напряжение на входе усилителя определяется по формуле (3.34):

 

(3.34)

 

Требуемый коэффициент усиления инвертирующего усилителя на ОУ рассчитывается[2] по формуле (1.3.35):

 

(3.35)

 

Значение сопротивления резистора R2 рассчитывается[2] по формуле (3.36):

 

(3.36)

 

Ближайшее номинальное значение сопротивления по ГОСТ 10318-80 равно 180 кОм.

Значение емкости конденсатора С1 принято равным 1 мкФ и будет уточняться при моделировании схемы на ЭВМ.

Номинальное напряжение всех конденсаторов схемы определяется из условия, что . То есть все конденсаторы берутся с номинальным напряжением не менее 70 В.