Агентство по Образованию Российской Федерации

Пензенский  государственный университет

Кафедра: «КиПРА» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой проект

по дисциплине «Схемотехника ЭС»

на тему: «Расчет схемы усилителей мощности звуковой частоты». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. 07ПЦ1

Терехова  А.В.

                                                                      Проверил: Трусов В.А. 
 
 
 
 

Пенза 2009

 

СОДЕРЖАНИЕ 

    Обозначения……………………………………………………………………….3

1. Выбор схемы  УМЗЧ……………………………………………………………….4

2. Электрический  расчет……………………………………………………………..6

3. Список  литературы………………………………………………………………22    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Обозначения

Таблица 1

 
 

Rг – внутреннее сопротивление источника гармонического сигнала.

Rн – сопротивление нагрузки.

Сн –  емкость нагрузки.

fн, fв – верхняя и нижняя граничные частоты.

Мн, Мв – допустимые частотные искажения на нижней и верхней граничных частотах.

Pн – мощность, развиваемая оконечным каскадом в нагрузке.

Кг– коэффициент  нелинейных искажений.

Тmin, Тmax – граничные значения температуры окружающей среды. 
 

 
 

  1 Выбор схемы УМЗЧ

          Хотя заданная выходная мощность сравнительно не велика (Рн=5Вт), из-за того, что к нелинейным искажениям предъявляются достаточно жесткие требования (Кг = 1,0%), следует отдать предпочтение двухтактной схеме выходного каскада. Выбирается двухтактная безтрансформаторная схема, в которой транзисторы включены по схеме с общим коллектором. По сравнению с трансформаторной схемой безтрансформаторная проще, компактнее, вносит небольшие нелинейные и частотные искажения. Малая величина выходного сопротивления и большая величина входного сопротивления облегчают согласование выхода с низкоомной нагрузкой, а входа с выходом каскада предварительного усиления.

          Для того, чтобы работой выходного каскада можно было управлять одним сигналом, с несимметричного выхода предусилителя, между ним и выходным каскадом нужно ввести фазоинвертор, построенных на разнотипных транзисторах. Схема с общим коллектором не обеспечивает усиления по напряжению (К_U<1), поэтому на входе выходного каскада нужно обеспечить сигнал порядка нескольких вольт. Существует необходимость в нескольких каскадах предварительного усиления, так как величина заданного входного сигнала мала (Ег=50мВ).

          На основании сказанного электрическая схема рассчитываемого усилителя будут иметь следующий вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2 Электрический расчет

         2.1 Определяем максимальное значение токов коллекторов транзисторов выходного каскада (VT6, VT7):

    2.2 Определяем необходимую величину напряжения питания:

,

где  - остаточное напряжение на открытом до границы насыщения транзисторе.

          Для мощных транзисторов ( =1…3В) принимается > 1В

      Выбирается  стандартное Е_п =25В.

          2.3 Для выходного каскада выбираются  транзисторы КТ815А n-p-n – типа,f для VT5 КТ818 p-n-p-типа у которых:

 
 
 
 
 

            2.4 Определяется ток покоя транзисторов  с целью обеспечения высокого  КПД. В каскаде используется  режим АВ, близкий к режиму  В. Такому режиму соответствует  ток покоя I_кр:

            Ток смещения I_б0, соответствующий току покоя I_б0 = 1,5мА (по выходным характеристикам).

      2.5 По выходным характеристикам  определяются необходимые напряжения  и ток во входной цепи:

 

         Так как транзисторы в выходном каскаде включены по схеме с общим коллектором, а не по схеме с общим эмиттером, то:

                                                                

 
 

          2.6 Определяется входное сопротивление и мощность, потребляемая входной цепью каскада:

 

, где

            К_р= К_I* К_U – коэффициент усиления по мощности 

                                                             К_I = 40, К_U =0,9

К_р= 40* 0,9 = 36

 

 Ток покоя транзисторов VT4 и VT5 должен хотя бы в 2 раза превышать ток смещения транзисторов VT6 и VT7.

Ток, протекающий  через резистор R₁₄:

     Выбирается резисторы: C2-33Н-430Ом ±5%

          2.7 Определяется необходимая амплитуда тока коллектора предоконечного каскада:

2.8 По статическим  входным характеристикам определяются  необходимые ток, напряжение входного  сигнала, а так же напряжение  смещение:

      2.9 Определяется расчетная амплитуда тока входного сигнала:

      2.10 Определяется выходное сопротивление  каскада:

      2.11 Входное сопротивление каскада:

      В связи с тем, что в выходном каскаде транзисторы включены по схеме с общим коллектором, нелинейные искажения, вносимые каскадом из-за глубокой отрицательной обратной связи очень  малы и не превышают десятые доли процента, поэтому определение по сквозной характеристики можно не проводить.

           2.12 Необходимая амплитуда сигнала на выходе предусилителя:

           2.13 При условии, что входное сопротивление усилителя гораздо больше R_Е, коэффициент усиления по напряжению каскадов предварительного усиления:

           2.14 Рассчитывается каскад на транзисторе VT3:

Выбирается  маломощный транзистор n-p-n-типа КТ315В с параметрами:

         2.15 Определяется ток покоя транзистора VT3:

    2.16 Определяется сопротивление резисторов R₁₀, R₁₁, R₁₂:

 
 
 

   Выбираем резистор: С2-33Н-200Ом ±5%

   Выбираем резистор: С2-33Н-1,3кОм±5%

        Выбираем резистор: С2-33Н-1,5Ом ±5%