Усилитель звуковой частоты для стационарной аппаратуры 2-степени сложности

Определим напряжение смещения оконечного каскада (напряжениями на резисторах R9 R10 как правило можно пренебречь):

Перейдем непосредственно к  расчету .

1. Задаемся током покоя:

2. Выбираем R8:

Из ряда Е12 R8=160(Ом)

3. Рассчитываем R7

Из ряда Е12 R7=560(Ом)

 

4. Выбираем VT2 по следующим параметрам:

Выбираем транзистор VT2: KT644Б

5. Расчет цепи смещения:

а) выбираем диод по критериям:

Выбираю диод D223.

В этой схеме хорошо работает стабилитрон.

Б) определяем количество диодов:

в) определяем сопротивление  подстроечного резистора:

Коэффициент 2 указывает на то, что  в номинальном режиме движок резистора  будет примерно в среднем положении.

6. Определяем входное сопротивление ПОК. Оно практически определяется входным сопротивлением транзистора.

7. Определим коэффициент усиления каскада по напряжению:

8. Результаты расчета предоконечного каскада:

                                  Тип              

                KT644Б   n-p-n     0.28      0.0263      32.4      100     300       0.036    

 

 

 

2.1.5. Расчет входного каскада

Исходные данные:

Рассмотрим входной каскад усилителя  мощности

1. Задаем постоянный ток коллектора VT1

Зададим ток  коллектора

2. Выбираем VT1 по критериям :

Транзистор VT1: КТ315Б

3. Рассчитываем R4:

 

Из ряда Е12

4. Расчет цепи обратной связи.

Коэффициент в данном случае можно округлить, как коэффициент передачи напряжения от точки “С” к переходу б’э транзистора VT1:

где

Сопротивление представляет собой нижнее плечо делителя в цепи обратной связи, состоящее из параллельного соединения сопротивления и выходного сопротивления транзистора VT1 со стороны эммитера :

,где

Определим ток базового делителя:

Выберем ток 

Задаем падение напряжения на :

Задаем значение :

Из ряда Е12

Определим постоянный потенциал базы VT1:

Для нормальной работы необходимо, чтобы Проверяем

Определяем  :

Из ряда Е12

Определяем  :

Из ряда Е12

Коэффициенты усиления предоконечного и выходного каскадов:

где - внутренняя крутизна транзистора.

Найдём

Из ряда Е12

Коэффициент петлевого усиления равен:

где - коэффициент усиления оконечного каскада (VT3 и VT4),

- предоконечного каскада (VT2),

- входного каскада (VT1)

5. Найдем входное сопротивление каскада на VT1:

6. Рассчитаем величины емкостей , , и , по формуле:

где - затухание ( в разах)

Рассчитаем ; для него

Из ряда Е24

Рассчитаем :

Для C3 и С4 расчет можно упростить. Емкости С3 и С4 находятся в петле обратной связи. Искажения вносимые этими емкостями будут уменьшены в глубину обратной связи (в F раз), поэтому их величины могут быть рассчитаны, исходя из следующих соображений. Сопротивления этих емкостей на нижней частоте диапазона должны быть заметно меньше, чем R5 и R8 соответственно:

 

Из ряда Е24 

 

Рассчитаем :

Из ряда Е24

Рассчитаем  для него и положим искажения вносимые этой емкостью М=1дБ

Из ряда Е24

7. Определим коэффициент усиления по напряжению рассчитанного усилителя мощности:

8. Определим требуемое входное напряжение при номинальной выходной мощности:

Определим

Определим :

Из ряда Е12

Определим : для устранения возможности самовозбуждения на высоких частотах частотную характеристику коэффициента петлевого усиления ограничивают за счет включения конденсатора , определяемого по выражению:

Из ряда E24

Результаты расчетов занесём в таблицу:

   VT1 тип         

КТ315Б     n-p-n  50-350      0.1             0.15            20              250

Примечание: полученные номиналы элементов соответствуют схемам приведенным на рис 2.2  и  рис 2.3.

 

 

 

 

2. Расчет узлов предварительного усилителя
1. Расчет мостового регулятора тембра

Схемы усилителей мощности, расчитанные  выше, обладают достаточно высоким  входным сопративлением, что позволяет включать мостовой регулятор тембра непосредственно на их входе.

 

Рис 2.3.

На рис 2.3 представлена схема мостового регулятора тембра.

Номиналы элементов полученные в данном пункте соответствуют обозначениям схемы приведенной на рис 2.3.

Исходные данные для расчета:

а) Определяем коэффициент коррекции  в относительных единицах:

б) Определяем частоту раздела:

в) Проверяем выполнение условия неперекрытия зон регулирования

г) Определяем сопротивление  при допустимой погрешности регулирования можно принять ;

Из ряда Е12

 

д) Определяем номиналы резисторов регуляторов  НЧ

е) Определяем сопротивление буферного  резистора

Из ряда Е12

ж) Определяем номиналы емкостей

з) Определяем входное и выходное сопротивление РТ:

и) Определяем требование к выходному сопротивлению предыдущего каскада: при погрешности РТ на ВЧ можно применять

к) Определяем положение движков и , соответственно линейной частотной характеристики:

л) Определим номинальный коэффициент  передачи регулятора тембра

м) Определим номинальное входное  напряжение РТ:

 

2. Расчет каскадов предварительного усиления.

А) Расчет КПУ2

Схема каскада:

 

 

Рис 2.4.

На рис 2.4. представлена схема каскада  предварительного усиления на биполярном транзисторе по схеме с общим  эмиттером.

Исходные данные для  расчета:

 

Перейдем непосредственно  к расчету.

1. Определяем амплитуды напряжения и тока нагрузки:

2. Задаемся током покоя:

 

 

2. Задаем напряжение коллектор-эмиттер транзистора:

Возьмем

2. Определяем напряжение питания каскада из условий:

Напряжение источника питания  должно превышать  на величину падения напряжения на сопротивлении фильтра (примерно на 20-30%) и должно быть

5. Определяем сопротивления в цепи эмиттера:

Учтем

6. Определяем сопротивление R3:

Из ряда Е12

7. Определяем амплитуду тока коллектора:

2. Определяем мощность рассеиваемую на коллекторе:

9. Выбираем транзистор по критериям:

Выбираем транзистор 315Б

Для проведения последующих расчетов из параметров выбранного транзистора  определяем:

2. Рассчитываем базовую цепь:

а) задаем ток делителя:

Зададим ток делителя:

 

 

б) определим R1:

Из ряда Е12

в) определяем R2:

Из ряда Е12

   11. Задаемся допустимым коэффициентом гармоник каскада:

Отсюда находим R4 и R5:

Из ряда Е12

 

Из ряда Е12

12. Определяем коэффициент  усиления:

 

13. Определяем входное сопротивление  каскада:

где

14. Определяем номинальное входное  напряжение:

15. емкость конденсатора C2 рассчитывается по следующему выражению:

где

в последней формуле

16. Сопротивление определяется исходя из падания напряжения на нем и тока, равного сумме токов делителя в цепи базы и эмиттера.

Из ряда Е12 =4.7(кОм).

17. Для определения емкости  конденсатора  можно использовать следующую формулу:

Из ряда Е24

18. Рассчитаем С3, которое  является разделительной емкостью:

Из ряда Е24

Примечание: номиналы рассчитанных элементов данного пункта соответствуют схеме представленной на рис 2.4.

Результаты расчета КПУ2

   VT1 тип         

КТ315Б     n-p-n  50-350      0.1             0.15            20              250

 

Б) Расчет КПУ1.

 Схема каскада:

Рис 2.5.

На рис 2.5. представлена схема каскада  предварительного усиления на полевом транзисторе по схеме общий исток .

В данном пункте номиналы полученных элементов будут соответствовать  схеме приведенной на рис 2.5.

Резисторный каскад на полевом транзисторе  в отличие от аналогичного каскада  на биполярном транзисторе обладает высоким входным сопротивлением. Это качество позволяет использовать его в сечениях усилителя, где желательны высокоомные нагрузки, тоесть в нашем случае.   

1.Выберем транзистор КП303Г

2.Выбираем рабочую точку на линейном участке характеристики с координатами

3.Определяем напряжение на стоке транзистора:

4.Рассчитывается сопротивление нагрузки по постоянному току :

Из ряда Е12

5.Для полевого транзистора в рабочей точке с координатами

определяется крутизна по характеристике