Расчёт многокаскадного усилителя низкой частоты (стр. 5 )

Определив и взяв его ближайшее стандартное значение, найти сопротивление шунта:

. (6.29)

В качестве можно применить терморезистор типа ММ1–8, номинальные значения которого в интервале от 10 Ом до 1 кОм соответствуют шкале преимущественных значений Е 6.

6.2.14. Мощность, потребляемая каскадом от источника питания, с учётом потерь в делителе смещения:

(6.30)

6.2.15. Коэффициент полезного действия каскада с учётом потерь по постоянному току в делителе:

(6.31)

6.2.16. Коэффициент усиления по мощности:

где . (6.32)

6.2.17. Требуемая амплитуда входного напряжения каскада с учетом делителя и входное сопротивления каскада:

Uвх. к.=Uбт+ Iк max·Rн+Iбт·Rб2; Rвх. к=. (6.33)

6.3 Тепловой расчёт транзисторов усилителя мощности

Тепловой расчёт производится в том случае, если при выборе транзистора учитывалась мощность при наличии радиатора (охладителя).

Требуемое тепловое сопротивление радиатора (тепловое сопротивление промежутка «корпус – окружающая среда»):

(6.34)

где – наибольшая допустимая температура перехода (справочное данное);

– тепловое сопротивление промежутка переход – корпус (справочное данное);

– максимальная температура окружающей среды.

При ребристой конструкции радиатора его требуемая полная поверхность:

. (6.35)

Нарисовать конструкцию охладителя, рассчитать его размеры.

6.4 Расчёт коэффициента гармоник

Коэффициент гармоник находится на основе построения сквозной динамической характеристики одного из плеч оконечного каскада . ЭДС источника сигнала определяется согласно выражению:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

(6.36)

где – параметры соответствующих точек пересечения нагрузочной прямой со статическими (входными и выходными характеристиками транзистора);

– сопротивление параллельно включенных резисторов RТ и RШ;

– сопротивление источника сигнала, равное выходному сопротивлению предыдущего каскада. В случае использования операционных усилителей принимают .

Построение сквозной динамической характеристики производят с использованием нагрузочной прямой переменного тока (Рис. 6.1) и входной динамической характеристики (Рис. 6.3). Для точек пересечения нагрузочной прямой со статическими выходными характеристиками отмечают значения выходного тока и соответствующие им значения тока базы . С помощью статической входной характеристики транзистора находят значения , соответствующие полученным токам . ЭДС источника сигнала входной цепи для каждой из точек находят по приведённому выше выражению, отложив точки с найденными значениями и в координатах (,) и соединив их плавной линией, получают сквозную динамическую характеристику переменного тока для заданного значения .

При расчёте коэффициента гармоник двухтактных каскадов следует учитывать компенсацию в них чётных гармоник, что учитывается с помощью коэффициента асимметрии . Для этого на сквозной динамической характеристике отмечают точку, соответствующую половине амплитуды ЭДС источника входного сигнала и находят ток (Рис. 6.5).

Рис. 6.5. Динамическая проходная характеристика

С учётом асимметрии плеч каскада находят значения токов пяти амплитуд (ординат) по формулам:

(6.37)

После этого вычисляем первую, вторую, третью, четвёртую гармоники выходного тока и его среднее значение по формулам:

(6.38)

Правильность вычисления найденных токов можно проверить согласно выражению:

(6.39)

Коэффициент гармоник двухтактного каскада, работающего в режиме В определяется по формуле:

. (6.40)

Заданные на усилитель допустимые нелинейные искажения обычно не распределяются между каскадами, а все значения коэффициента гармоник КГ отводят на оконечный каскад усилителя, так как он работает при наибольшей амплитуде сигнала. Входной и каскады предварительного усиления обычно не вносят искажений из-за их линейности и наличию цепей обратной связи.

6.5. Определение реактивных элементов схемы

Ёмкость разделительных конденсаторов Cр рассчитывается с учётом нижней граничной частоты полосы пропускания Fн и допустимой величины ослабления сигнала :

, [мкФ] (6.41)

где FН – нижняя граничная частота полосы пропускания;

Rвх – входное сопротивление каскада;

– допустимая величина ослабления.

7. Расчёт каскадов предварительного усиления

Каскады предварительного усиления предназначены для усиления сигнала входного источника Eu до величины, необходимой для подачи в нагрузку. Для их построения наиболее удобно использование интегральных операционных усилителей (см. приложение 2).

7.1. Определяем количество каскадов предварительного усиления с учётом того, что коэффициенты усиления каждого из каскадов не должен превышать Ku ≤ 100. Для этого находим требуемый коэффициент усиления по напряжению многокаскадного усилителя:

(7.1)