Расчет усилителя мощности

Рассчитаем усилитель по схеме:

 

Определяется амплитудное значение коллекторного напряжения одного плеча:

=  =

Определим необходимое напряжение источника питания:

_,  где U_{k min} примем равным 1,5 В.

По полученному значению E_k  выберем из ряда стандартных напряжений ближайший в сторону увеличения стандартный номинал напряжения источника питания. В нашем случае это 6,3 В (E_k=6,3 В).

Определим амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT3(VT4):

.

Определяем среднее значение тока, потребляемое от источника питания оконечным каскадом:

= ,

где I_ok – начальный ток коллектора транзисторов VT3 и VT4
(примем  I_ok=25 мА).

Определяем мощность, потребляемую от источников питания оконечным каскадом при номинальной выходной мощности

= .

Определяем мощность рассеяния на коллекторе одного транзистора оконечного каскада

= .

По рассчитанным значениям P_k, 2E_k, (I_km+30%)
и требованиям к частотным свойствам (n³20 кГц) подбираем транзисторы VT3 и VT4. При этом они должны иметь одинаковые параметры и ВАХ.

Итак, должны выполняться следующие условия:

, т.е.  ()

, т.е.  ()

, т.е.  ()

 

Этим условиям удовлетворяют параметры транзисторов КТ819А (n-p-n) и КТ818А (p-n-p). Они подходят по максимально допустимым параметрам и имеют одинаковые параметры и ВАХ.

По статическим характеристикам транзисторов VT3(VT4) определяем амплитудное значение тока базы I_бm и напряжение на базе U_бm(Рис 1):

I_бm= 180 мA,

U_бm=0,42 В.

Далее определяем входное сопротивление транзистора для переменного тока:

R_вхT3~ = =

Определяем амплитуду входного напряжения каждого плеча(VT3,VT4):

U_вхт3 = U_бm+U_km = 0,42+2,83 =3,25 В

Определяем величину сопротивлений резисторов R3 и R4. Она выбирается в 5÷10 раз больше значения входного сопротивления переменному току транзисторов VT3 и VT4 при максимальном входном сигнале:

R3=R4=(5÷10)R_вхT3~= .

По полученному значению R3 (R4) выберем из ряда стандартных сопротивлений резисторов ближайший в сторону увеличения стандартный номинал сопротивления резисторов R3 (R4). В данном случае R3=R4=150 Ом

Находим сопротивление эмиттерной нагрузки транзисторов VT1 и VT2:

R_нт1= .

Рассчитаем режим работы транзисторов VT1 и VT2. Найдем амплитуду импульса коллекторного тока транзистора VT1:

I_kmT1= .

Определяем среднее значение тока

I₀ = ,

где I_ok - начальный ток коллектора транзисторов VT1 и VT2 примем равным 1,5 мА.

Определяем мощность при номинальной выходной мощности:

Р₀= .

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= .}