Разработка усилителя звуковой частоты

(в дБ)

цепь с блокировочным, конденсатором                   выходной трансформатор

входной трансформатор

межкаскадный трансформатор

0,3…1,0

1…1,5

1…1,5

1…1,5

5.  Детальный расчет  элементов электрической  схемы УЗЧ

5.1.1. Расчет двухтактного трансформаторного каскада в режиме класса В 

    Принципиальная  электрическая схема двухтактного трансформаторного каскада на транзисторах с п-р-п проводимостью, работающего в режиме класса В, приведена на рис. 2. На принципиальной схеме изображена совмещенная подача смещения во входные цепи УЭ и входной трансформатор, что предполагает использование в качестве предоконечного, фазоинверсного каскада трансформаторного КПУ, работающего в режиме класса А.

    Порядок расчета:

    1. Определяется минимально необходимая колебательная мощность

     Вт

    2. Выбирается напряжение покоя на  коллекторе

      В

    При использовании балансировочных  резисторов R^¢_э для создания местной ООС по постоянному и переменному току напряжение покоя на коллекторе выбирается меньшим

     ,

    т.е. падение напряжения по постоянному току на этих резисторах составит

     .

    Влияние на параметры каскада местной ООС, создаваемой резистором R^¢_э, учитывается по методике "местная последовательная  ООС по току". Однако, в случае применения балансировочных резисторов R^¢_э в данной схеме в отличие от двухтактного трансформаторного каскада в режиме класса А "общий" резистор в эмиттерной цепи не используется.

    3. Ориентировочно определяется амплитуда колебательного напряжения

     В

    где y = 0,8…0,95 – коэффициент использования питающего напряжения.

    4. Необходимая амплитуда импульса коллекторного тока одного транзистора (равна амплитуде коллекторного тока всего каскада):

     А

    5. Определяется сопротивление коллекторной цепи одного плеча переменному току

     Ом

    6. Вычисляется ток покоя коллектора

     А

    7. Строятся динамические характеристики  одного плеча, по которым находят  U_mк, I_mк, P_~VT, U_mвх, R_{вх VТ}, I_mвх, Р_вх.

    Так же, как и при расчете предыдущих оконечных каскадов, особое внимание следует уделить выполнению условия  (с допустимым превышением +10%), поскольку оно является одним из определяющих требований ТЗ.

    Выходная  динамическая характеристика по переменному току (нагрузочная прямая) проводится через точку покоя С с координатами (U_0к; 0). Наклон ее определяется величиной сопротивления коллекторной цепи одного плеча каскада R_к~п. Вторая точка, через которую проходит выходная динамическая характеристика имеет координаты: (рис. 3, а).

    Обычно  для уменьшения нелинейных искажений  типа "ступенька" в оконечных каскадах реализуется не идеальный режим класса В, а весьма близкий и к нему режим класса АВ. В этом случае ток коллектора в точке покоя М принимают равным

     .

    По  выходной динамической характеристике при выбранной амплитуде входного тока I_{m вх} определяют амплитуды коллекторного тока и напряжения всего двухтактного каскада.

    Для этого находят предельное значение входного тока i_{max вх}, которое определяет крайнее положение рабочей точки на выходной динамической характеристике (точка А на       рис. 3, а). Координаты точки А дают предельные значения коллекторного тока и напряжения: i_{max к}=640 мА, U_{min к}=2 В.

    Амплитуды коллекторного тока и напряжения

     мА,     В.

    Зная  I_mк и U_mк, можно найти колебательную мощность P_~VT, развиваемую двумя плечами каскада в общей коллекторной цепи

     Вт.

      : 

    На  входную характеристику наносят  предельные точки для одного плеча каскада (точки  С' и А' на рис. 23, б). Координаты этих точек:

     (точка А');

     (точка С').

    Амплитуда входного напряжения на транзисторе

     В.

    Входное сопротивление одного плеча двухтактного каскада – выходного транзистора

     Ом. 

    8. Производят электрический расчет выходного трансформатора. По известным значениям и можно вычислить коэффициент трансформации , определяемый отношением количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной полуобмотки , активные сопротивления первичной полуобмотки r₁ и вторичной обмотки r₂ трансформатора, а также индуктивность первичной полуобмотки трансформатора:

     ;

     ;

     ;

     ,

    где М_нL=1,12 – коэффициент частотных искажений в области нижних частот, отводимый на выходной трансформатор.

    Индуктивность всей первичной обмотки составит .

    Поскольку , принимаем индуктивность рассеяния равной , находят коэффициент частотных искажений, вносимый трансформатором в области высоких частот

     .

    9. Определяют окончательное значение напряжения питания оконечного каскада при

эмиттерной стабилизации:

      В,

     Ом.

    10. Рассчитываются цепи питания.

    Эмиттерная  стабилизация

    Порядок расчета:

    I. Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

     Ом.

    II. Определяют сопротивление резистора R_э:

    -для  оконечных каскадов Ом;

    III. Глубина ООС по постоянному току рассчитывается по формуле

     Ом.

    IV. Приращение коллекторного тока без учета стабилизации цепью обратной связи по постоянному току определяется по методике, приведенной ниже.

    Расчет  приращения коллекторного  тока биполярного транзистора

    1) Температурное приращение коллекторного тока, вызванное изменением обратного неуправляемого тока коллектора

     _;

    где – изменение обратного теплового неуправляемого тока коллектора;

     – обратный тепловой неуправляемый  ток коллектора, справочная величина;

     – перегрев (изменение температуры) выходного электрода транзистора;

    R_nc=0 – тепловое сопротивление переход-среда транзистора, справочная величина;

    P_к=1,38 Вт – мощность, pacceивaeмaя на коллекторе транзистора;

    Т_у =7– температура удвоения обратного теплового неуправляемого тока коллектора, составляющая (в среднем) для кремниевых транзисторов 7⁰, для германиевых – 10⁰;

    2) Температурное приращение тока коллектора, вызванное температурным смещением входной характеристики

     ;

    где  ε = 1,6 мВ/град – коэффициент пропорциональности;  

    3) Температурное приращение тока коллектора, вызванное зависимостью величины коэффициента передачи тока  h_21э  от температуры

     _,

    где   j = 3·10^-3 [1/град] – коэффициент пропорциональности. 

    Суммарное приращение коллекторного тока под  воздействием изменения обратного  теплового неуправляемого тока коллектора, температурного смещения входной характеристики и температурной зависимости параметра h_21э  определяется выражением:

     А.

    V. Приращение коллекторного тока с учетом стабилизирующего действия ООС

     А.

    VI. Полученное значение сравнивается с допустимым приращением тока коллектора

     :

    VII. Находится сопротивление резистора R₁

     Ом

    VIII. Определяется сопротивление резистора  R₂

     Ом.

    11. Строится сквозная амплитудная характеристика и определяется коэффициент гармоник К_г.

    Сквозная  динамическая характеристика (СДХ), как  правило, строится для определения  величины нелинейных искажений каскадов на биполярных транзисторах.

    Для построения СДХ рассчитывают или задают сопротивление источника сигнала R_г для используемого оконечного каскада. C целью получения малых нелинейных искажений рекомендуется выбирать Rг=3Rвх тр=25,02 Ом.

    По  входной и выходной динамическим характеристикам УЭ составляется табл. 5.  
 
 
 

    Таблица 5

    По  данным табл. 5 строится сквозная динамическая характеристика . Для режима класса АВ – одного плеча (рис. 4).

    Рис.4 Cквозная динамическая характеристика.

    Определение коэффициента гармоник двухтактного каскада, работающего в режиме класса В

    Строится  сквозная характеристика одного плеча, по которой находят три усредненные ординаты . Для их определения на сквозной динамической характеристике отмечают предельные положения рабочей точки С'' и А'' , отрезок mа делится пополам. По полученным абсциссам находят три ординаты . Ордината , находится как координата точки покоя на выходных характеристиках. Затем рассчитывают пять ординат выходного тока всего каскада:

     А; А; А; А; А.

    После этого по пяти составляющим выходного тока рассчитываются среднее значение и четыре гармоники: I_m1, I_m2, I_m3, I_m4:

    Далее определяется коэффициент гармоник каскада:

    12. Местная последовательная ООС по току.

    Эта отрицательная обратная связь реализуется введением в эмиттерную цепь транзистора, включенного по схеме с ОЭ, резистора R_{э св}, не блокированного конденсатором С_э . Данная связь уменьшает коэффициент усиления каскада по напряжению, увеличивает входное и выходное сопротивления каскада.

Порядок расчета:

    1) Рассчитывается сопротивление резистора, реализующего ООС по переменному току R_{э св}

    где Ом – сопротивление источника сигнала (выходного сопротивления предыдущего каскада) с учетом шунтирующего действия резисторов делителя в базовой цепи транзистора; 

    F =Кг/Кгдоп=13/4=3,25– требуемая глубина ООС по переменному току.

    2) Сопротивление резистора рассчитывается, исходя из величины резистора R_э, определяемого для схемы эмиттерной стабилизации:

    3) Рассчитывается глубина ООС при                                       

    4) Определяют входное сопротивление транзистора с учетом действия ООС   

    5) Рассчитывают амплитуду входного напряжения каскада с действия учетом ООС

    6) Находят глубину ООС при R_к~= 0

    где Ом – внутреннее сопротивление транзистора без действия ООС, справочная величина.

    7) Рассчитывают внутреннее сопротивление транзистора с учетом действия ООС

    8) Пересчитывают коэффициент усиления каскада по мощности после введения в него цепей ООС, используя типовую формулу

    где – входное сопротивление рассчитываемого каскада при действии ООС, определяемое с учетом шунтирующего действия делителя во входной цепи

    В приведенной формуле пересчета  – коэффициент усиления транзистора на средних частотах при действии местной последовательной ООС:

    13. Мощность, рассеваемая на коллекторе выходного транзистора, равна

     Вт.

    Окончательно  проверяется на соответствие расчетных  и паспортных данных выбранный транзистор оконечного каскада:

     :10 Вт > 1,52 Вт ;

     : 60 В > 20 В;

     : 1,5 А > 0,627 А.

    При этом максимально допустимые параметры – , и – выбираются из паспортных данных соответствующего транзистора.

    14. Рассчитывают энергетические показатели каскада. Среднее значение тока, потребляемое оконечным каскадом от источника питания в номинальном режиме равно

     А.

    Мощность, потребляемая каскадом от источника  питания, составляет

     Вт.

    Определяют  к.п.д. оконечного каскада

     ,

    где – коэффициент использования УЭ по напряжению. 

    15. Амплитуды тока и напряжения в нагрузке вычисляют по формулам

     А; В.

    16. Определяют реальный коэффициент усиления каскада по мощности

     ,

    где Вт  – мощность, развиваемая УЭ в нагрузке.

5.2.1. Расчет парофазного каскада с разделенной нагрузкой 

    Принципиальная  электрическая схема парофазного каскада с разделенной нагрузкой на биполярном транзисторе с п-р-п проводимостью, включенного по схеме ОЭ, и эмиттерной стабилизацией точки покоя, работающего в режиме класса А, изображена на рис. 5.  

Порядок расчета:

    1. Определяют ток покоя транзистора:

мА,

    2. Рассчитывают сопротивления резисторов в коллекторной и эмиттерной цепях

    Где Е_пк =E_п-0,05*E_п=20-1=19В.

    3. Для предоконечного каскада, когда необходимо получить требуемое R_г  в оконечном каскаде, выходное сопротивление эмиттерного плеча

    где Ом, R_{б ок} – сопротивление делителя во входной цепи УЭ оконечного каскада; R_э – сопротивление резистора в цепи эмиттера, определенное в п. 2.

    4. Находят величину тока покоя базы транзистора

    5. По входной характеристике УЭ определяют величину напряжения смещения U_0б=0,7 В.

    6. Рассчитывают сопротивления коллекторной и эмиттерной цепей переменному току

    7. Определяют крутизну коллекторного тока по напряжению на эмиттерном переходе

    8. Находят крутизну коллекторного тока по входному напряжению

    где – распределенное (объемное) сопротивление базы транзистора VT.

    9. Определяют входное сопротивление транзистора по переменному току

    10. Рассчитывают цепи питания.

    Схема подачи смещения с фиксированным напряжением база-эмиттер

    Схема подачи смещения с фиксированным напряжением база-эмиттер является нестабилизированной.

    Порядок расчета:

1. Задаются током делителя

    2. Определяют сопротивление резистора  R₂

    3. Рассчитывают сопротивление резистора R₁

    4. Рассчитывают сопротивление резисторов базового делителя R_б

    5. Проверяют допустимость приращения тока коллектора

    Расчет  приращения коллекторного  тока биполярного  транзистора

    1) Температурное приращение коллекторного тока, вызванное изменением обратного неуправляемого тока коллектора

     мкА

    где А – изменение обратного теплового неуправляемого тока коллектора;

     – обратный тепловой неуправляемый  ток коллектора, справочная величина;

     – перегрев (изменение температуры) выходного электрода транзистора;

    R_nc=0 – тепловое сопротивление переход-среда транзистора, справочная величина;

    P_к=0,0125 Вт – мощность, pacceивaeмaя на коллекторе транзистора;

    Т_у =7– температура удвоения обратного теплового неуправляемого тока коллектора, составляющая (в среднем) для кремниевых транзисторов 7⁰, для германиевых – 10⁰;

    2) Температурное приращение тока коллектора, вызванное температурным смещением входной характеристики

     мкА;

    где  ε = 1,6 мВ/град – коэффициент пропорциональности;  

    3) Температурное приращение тока коллектора, вызванное зависимостью величины коэффициента передачи тока  h_21э  от температуры

     мкА;

    где   j = 3·10^-3 [1/град] – коэффициент пропорциональности. 

    Суммарное приращение коллекторного тока под  воздействием изменения обратного  теплового неуправляемого тока коллектора, температурного смещения входной характеристики и температурной зависимости  параметра h_21э  определяется выражением:

     мкА.

    11. Находят коэффициенты усиления по напряжению на средних частотах

         – транзистора  ;

         – эмиттерного перехода транзистора  ,

    где  – крутизна эмиттерного тока.

    12. Определяют амплитуду входного напряжения каскада

    13. Рассчитывают входное сопротивление при действии схемной ООС

    14. Рассчитывают необходимое для данного парофазного каскада (т.е. выходное сопротивление предыдущего каскада), при котором получается требуемое сопротивление R_{вых э}

    После расчета  эквивалентного сопротивления  следует вычислить действительное выходное сопротивление предыдущего каскада

    Величина  сопротивления генератора выходного  сопротивления предыдущего каскада) для парофазного каскада должна быть безусловно соблюдена, поскольку  именно для данной величины  R_{г пред}  ранее было определено выходное сопротивление парофазного каскада по эмиттерному плечу.

    15. Определяют входную динамическую емкость каскада

    где – граничная частота усиления в схеме с ОБ, справочная величина;

     – емкость коллекторного перехода транзистора.

    16. Определяют коэффициент усиления по мощности каскада

                                  Ом. 

5.2.2. Расчет эмиттерного повторителя

    Добавим к эскизному расчету каскад с  ОК, т.к. нам нужно большое сопротивление  в нагрузке регулятора тембра и парофазный каскад дал не достаточный коэффициент  усиления.

    Порядок  расчета:

1. Определяют  ток покоя транзистора

мА,

2. Сопротивление  резистора в цепи эмиттера  R_э определяется следующим образом

Ом,

где Е_пк = 18В – напряжение питания каскада.

3. Рассчитывают ток покоя базы

нкА.

4. По  входной  характеристике транзистора  выбирают U_0б=0,67 В.

5. Рассчитывают  крутизну эмиттерного тока по  напряжению на эмиттерном переходе 

.

6. Определяют  крутизну эмиттерного тока по входному напряжению

,

где – объемное сопротивление базы (базовой области) транзистора, справочная величина.

7.  Входное  сопротивление  транзистора

Ом.

8. Находят  сопротивление эмиттерной цепи переменному току

Ом.

9. Определяют  коэффициенты передачи каскада  на средних частотах

– транзистора  ;

– эмиттерного  перехода .

10. Рассчитывают  амплитуду входного напряжения

В. 

11. Определяют  входное сопротивление с учетом  схемной ООС, но без учета  базового делителя во входной  цепи транзистора

Ом.

12. Находят  величину входной динамической  емкости 

пФ,

где – емкость коллекторного перехода транзистора VT;

– граничная частота усиления в  схеме с ОБ, справочная величина.

13. Рассчитывают  цепи питания как в эмиттерной  стабилизации

Эмиттерная  стабилизация

Порядок расчета:

1) Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

Ом.

2) Находится сопротивление резистора R₁

Ом.

3) Определяется сопротивление резистора  R₂

Ом.

14.  Ом.

15. Определяют  коэффициент усиления по мощности каскада

. 

          5.2.3. Расчет регуляторов тембра

    Двухсторонние регуляторы тембра позволяют не только обеспечить уменьшение усиления, но и  увеличить уровень сигнала относительно подаваемого на вход регулятора тембра сигнала. В приведенных схемах двухсторонних регуляторов происходит «пассивное» увеличение усиления в цепях тембра. 

      5.2.3.1 Расчет двухстороннего тембра высоких частот

    1. Определяют сопротивления резисторов регулятора ТВЧ:

    2. Рассчитывают глубину коррекции ТВЧ на верхних частотах    

    где D_тв =2,51 подставляется в относительных единицах с учетом знака (только знак "+" – подъем АЧХ).

    3. Находят расчетный коэффициент         

    4. Определяют величину резистора

    5. Рассчитывают емкости конденсаторов ТВЧ

    где – коэффициент пропорциональности.

    6. Определяют входное сопротивление регулятора

    7. Рассчитывают амплитуду входного напряжения

    8. Находят коэффициент передачи по мощности ТВЧ на средних частотах

    1. Определяют сопротивления резисторов ТНЧ

    2. Рассчитывают глубину коррекции цепи ТНЧ на нижних частотах

    где D_тн =7,9 подставляется в разах с учетом знака (только знак "+" – подъем АЧХ).

    3. Находят раcчетный коэффициент

    4. Определяют величину резистора

    5. Рассчитывают емкости конденсаторов ТНЧ

    где – коэффициент пропорциональности.

    6. Определяют входное сопротивление регулятора

    7. Рассчитывают амплитуду входного напряжения

    8. Находят коэффициент передачи по мощности ТНЧ на средних частотах

       .

    Принципиальная  электрическая схема каскада предварительного усиления с RC связью на биполярном транзисторе с п-р-п проводимостью, включенного по схеме ОЭ, и эмиттерной стабилизацией точки покоя, работающего в режиме класса А, изображена на рис. 7.  

Порядок расчета:

    1. Определяют ток покоя транзистора

    2. Сопротивление резистора в цепи коллектора R_к определяется следующим образом

    где Е_пк =17 В– напряжение питания каскада.

    3. Рассчитывают ток покоя базы

    4. По входной характеристике транзистора определяют U_0б=0,7 В.

    5. Определяют крутизну коллекторного тока по напряжению на эмиттерном переходе

    6. Находят крутизну коллекторного тока по входному напряжению

    7. Вычисляют входное сопротивление транзистора

    8. Рассчитывают сопротивление коллекторной цепи переменному току

    9. Находят коэффициенты усиления на средних частотах:

         – транзистора  ;

         – эмиттерного перехода .

    10. Рассчитывают амплитуду входного напряжения

    11. Определяют входную динамическую емкость

   где Ф – входная емкость транзистора (емкость эмиттерного перехода);

     – емкость коллекторного перехода транзистора VT;

     – граничная частота усиления в схеме с ОБ, справочная величина.

    12. Зная  I_0к, I_0б, U_0б,  рассчитывают цепи питания.

Эмиттерная  стабилизация

Порядок расчета:

    1) Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

    2) Определяют сопротивление резистора R_э

    – для каскадов предварительного усиления

     .

    3) Глубина ООС по постоянному току рассчитывается по формуле

    4) Находится сопротивление резистора R₁

    5) Определяется сопротивление резистора  R₂

    13. Определяют коэффициент усиления по мощности каскада

5.2.5. Расчет каскада с RC связью, включенного по схеме ОЭ

Порядок расчета:

    1. Определяют ток покоя транзистора

    2. Сопротивление резистора в цепи коллектора R_к определяется следующим образом

    где Е_пк =16 В– напряжение питания каскада.

    3. Рассчитывают ток покоя базы

    4. По входной характеристике транзистора определяют U_0б=0,6 В.

    5. Определяют крутизну коллекторного тока по напряжению на эмиттерном переходе

    6. Находят крутизну коллекторного тока по входному напряжению

    7. Вычисляют входное сопротивление транзистора

    8. Рассчитывают сопротивление коллекторной цепи переменному току

    9.Находят коэффициенты усиления на средних частотах:

         – транзистора  ;

         – эмиттерного перехода .

    10. Рассчитывают амплитуду входного напряжения

    11. Определяют входную динамическую емкость

   где Ф – входная емкость транзистора (емкость эмиттерного перехода);

     – емкость коллекторного перехода транзистора VT;

     – граничная частота усиления в схеме с ОБ, справочная величина.

    12.Зная  I_0к, I_0б, U_0б,  рассчитывают цепи питания.

Эмиттерная  стабилизация

Порядок расчета:

    1) Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

    2) Определяют сопротивление резистора R_э

    – для каскадов предварительного усиления

     Ом.

    3) Глубина ООС по постоянному току рассчитывается по формуле

    4) Находится сопротивление резистора R₁

    5) Определяется сопротивление резистора  R₂

    13. Определяют коэффициент усиления по мощности каскада

       . 

5.2.6. Расчет каскада с RC связью, включенного по схеме ОЭ

    Добавим ещё один каскад с ОЭ т.к. схеме  КПУ не хватает усиления по мощности.

Порядок расчета:

    1. Определяют ток покоя транзистора

    2. Сопротивление резистора в цепи коллектора R_к определяется следующим образом

    где Е_пк =15 В– напряжение питания каскада.

    3. Рассчитывают ток покоя базы

    4. По входной характеристике транзистора определяют U_0б=0,5 В.

    5. Определяют крутизну коллекторного тока по напряжению на эмиттерном переходе

    6. Находят крутизну коллекторного тока по входному напряжению

    7. Вычисляют входное сопротивление транзистора

    8. Рассчитывают сопротивление коллекторной цепи переменному току

    9.Находят коэффициенты усиления на средних частотах:

         – транзистора ;

         – эмиттерного перехода .

    10. Рассчитывают амплитуду входного напряжения

    11. Определяют входную динамическую емкость

   где Ф – входная емкость транзистора (емкость эмиттерного перехода);

     – емкость коллекторного перехода транзистора VT;

     – граничная частота усиления в схеме с ОБ, справочная величина.

    12.Зная  I_0к, I_0б, U_0б,  рассчитывают цепи питания.

Эмиттерная  стабилизация

Порядок расчета:

    1) Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

    2) Определяют сопротивление резистора R_э

    – для каскадов предварительного усиления

     Ом. 

    3) Глубина ООС по постоянному току рассчитывается по формуле

    4) Находится сопротивление резистора R₁

    5) Определяется сопротивление резистора  R₂

    13. Определяют коэффициент усиления по мощности каскада

       . 

Порядок  расчета:

1. Определяют  ток покоя транзистора

А,

2. Сопротивление  резистора в цепи эмиттера  R_э определяется следующим образом

Ом,

где Е_пк = 14В

3. Рассчитывают  ток покоя базы

мкА

4. По  входной  характеристике транзистора  выбирают U_0б=0,5 В.

5. Рассчитывают  крутизну эмиттерного тока по  напряжению на эмиттерном переходе

.

6. Определяют  крутизну эмиттерного тока по  входному напряжению

,

7.  Входное  сопротивление  транзистора

Ом.

8. Находят  сопротивление эмиттерной цепи  переменному току

Ом.

9. Определяют  коэффициенты передачи каскада  на средних частотах

– транзистора  ;

– эмиттерного  перехода .

10. Рассчитывают  амплитуду входного напряжения

В.

11. Определяют входное сопротивление с учетом схемной ООС, но без учета базового делителя во входной цепи транзистора

Ом.

12. Находят  величину входной динамической  емкости 

Ф,

где – емкость коллекторного перехода транзистора VT;

– граничная частота усиления в  схеме с ОБ, справочная величина.

13. Рассчитывают  цепи питания как в эмиттерной  стабилизации

Эмиттерная  стабилизация

Порядок расчета:

    1) Задаются сопротивлением базового делителя R_б, при котором не сильно шунтируется транзистор

Ом.

    2) Определяют сопротивление резистора R_э 

    – для каскадов предварительного усиления . 

3) Находится сопротивление резистора R₁

Ом. 

4) Определяется сопротивление резистора  R₂

Ом. 

14.  Ом.

15. Определяют  коэффициент усиления по мощности каскада

Потенциометрический регулятор в цепи базового делителя

Рис. 8 Потенциометрический регулятор в цепи базового делителя

    Для расчета резистора регулировки  усиления используется выражение

    Емкость разделительного конденсатора определяется следующей формулой:

где R_вых определяется всеми цепями усилителя до разделительного конденсатора, R_{вх сл} – всеми цепями усилителя после разделительного конденсатора (здесь и далее расчет прилагается на сменном электронном носителе в формате программы MathCAD 14).

    Ср1=7,2нФ; Ср2=286нФ; Ср3=110нФ; Ср4=1,9мкФ; Ср5=1,89мкФ; Ср6=132нФ; Ср7=2,6мкФ; Ср8=4,38мкФ; Ср9=6,67мкФ.

    Емкость блокировочного конденсатора рассчитывается по выражению

    где – динамическая крутизна эмиттерного тока;

– эквивалентное сопротивление источника сигнала.

    Сэ1=12мкФ; Сэ2=5,61мкФ; Сэ3=95мкФ; Сэ4= 169мкФ.

    Коэффициент усиления по мощности К_{м пр} всех n каскадов предварительного усиления с учетом потерь усиления в темброблоке (при двухсторонней регулировке) и в цепях ООС (что учитывается снижением коэффициента усиления каскадов и изменением их сопротивлений)  должен быть не менее коэффициента К ^*_{м пр}, полученного на этапе эскизного расчета. Допускается превышение этого коэффициента на максимально возможную величину – в пределах +20%.

    Для проверки согласования сравнивают величину напряжения, поступающего на вход УЗЧ от источника сигнала и определяемого выражением

с рассчитанной в процессе детального расчета чувствительностью  усилителя – величиной входного напряжения U_{m вх} входного каскада УЗЧ.

         U_{m вх}=0,0033 В.

      Степень различия между названными  напряжениями не превышает 10 %.

    Спроектированный  усилитель должен обеспечивать нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона частот, не менее заданных в ТЗ, а также требуемую величину линейных искажений на этих частотах М_н и М_в.

    АЧХ всего усилителя находится как произведение АЧХ, получаемых от различных частотно-искажающих цепей усилителя. Расчет производится отдельно для нижних и верхних частот; обычно для частот 0,5f_н,  f_н, 2f_н   и  0,5f_в,  f_в, 2f_в. В ПЗ к курсовому проекту следует привести таблицу, в которую сводят расчетные формулы и результаты расчетов всех частотно-искажающих цепей УЗЧ. По результатам расчетов на названных частотах строят АЧХ УЗЧ с указанием на ней нижней и верхней рабочих частот. 
 

Область нижних частот.

    1. Рассчитывают АЧХ цепей с разделительными конденсаторами. Относительное усиление в области нижних частот, обусловленное влиянием  С_р. – разделительным конденсатором – рассчитывают по следующему выражению

,

 где – постоянная времени разделительной цепи в ОНЧ.

    2. Рассчитывают АЧХ цепей с блокировочными конденсаторами.

    где – сквозная крутизна эмиттерного тока;

   3. Находят общее относительное усиление на нижних частотах для всех низкочастотно-искажающих цепей УЗЧ

Рис.9 АЧХ всех низкочастотно-искажающих цепей УЗЧ. 
 
 
 

Область верхних частот.

    Рис.10 АЧХ УЗЧ

    АЧХ усилителя соответствует требованиям, определенным в ТЗ (f_н=300Гц, f_в=15кГц).

    Усилители низкой частоты  (УНЧ) – устройства, предназначенные для усиления переменных составляющих сигнала в диапазоне от заданной нижней граничной частоты  до некоторой верхней граничной частоты . Обычно для усилителей этого типа отношение .

    Среди УНЧ выделяют также  усилители  звуковой частоты (УЗЧ) – устройства, усиливающие электрические колебания в полосе звуковых частот, в которой акустические колебания принимаются человеческим ухом как звук. Обычно рассматривают этот диапазон, находящимся в пределах 16…20000 Гц, причем границы могут меняться в зависимости от класса усилителя или особенностей ТЗ. Они применяются во всех областях техники, связанных с записью, воспроизведением, усилением и передачи на расстояние звука (в радиотехнике, телевидении, кинематографии, связи). УЗЧ характеризуются сравнительно узкой полосой пропускания, которая составляет .