Расчет усилителя низкой частоты

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя по формуле:

                   (7)

Определим ориентировочное количество каскадов предварительного усиления по следующей формуле:

(8)

Полученное по формуле (8)  количество каскадов округляют до ближайшего целого нечетного числа (в большую сторону), так как схема с ОЭ дает сдвиг фаз 180°

n = 3

Рассчитаем напряжение питания усилителя по формуле:

       (9)

где  - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер выходного транзистора в режиме насыщения, В;

      - падение напряжения на резисторе, установленном в эмиттерной цепи выходного каскада, В;

Для большинства мощных транзисторов  = 0,5..2 В. Предварительно можно принять  = 1 В. Зададимся падением напряжения на резисторе, установленном в эмиттерной цепи:  = 1 В

Подставим рассчитанные напряжения в формулу (9) и определи напряжение питания усилителя:

= 32,98 В

Полученную величину округлим до ближайшего целого числа, а затем примем из стандартного ряда:

       = 35 В

Зная напряжение питания усилителя и максимальный ток протекающий через нагрузку, выберем транзисторы для выходного каскада по следующим условиям:

Ikmax ³ Iнmax + Ikп

Uкэmax ³ 2× Ek

По справочной литературе [5] выбираем следующие транзисторы:

VT8             KT827B                                  

VT9              KT825B                                 

Со следующими параметрами:

Uкэmax8 = 100 В                 Ikmax8 = 20 А                   = 3 В

Характеристики транзистора представлены на рис 15, 16

По рис 15 определим напряжение на переходе база-эмиттер:

Рассчитаем сопротивление резисторов R10 и R11  по формуле:

  Ом (10)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

0,062   Ом

По рис 16 определим ток коллектора покоя, а также статический коэффициент передачи тока транзистора VT8:

Ikп8 = 4 А                h21Э8 = 39000

Рассчитаем мощность рассеиваемую на резисторе:

(11)

Определим ток базы покоя транзисторов выходного каскада:

        (12)

Определим максимальный ток базы  транзисторов выходного каскада:

             (13)

Определим ориентировочный максимальный ток коллектора  VT5:

Ikmax5 = 10×IБmax8 = 10×513×10-6 = 5.13 mA               (14)

     Зная  максимальный ток базы транзистора VT8 и напряжение питания, выберем транзисторы для реализации защиты по току:

Ikmax ³ Iбmax8

Uкэmax ³ 2× Ek

По справочной литературе [5] выбираем следующие транзисторы:

VT6             KT215В - 1                             

VT7             KT214В - 1                             

Со следующими параметрами:

Uкэmax7 = 80 В                  Ikmax7 = 40 мА

Характеристики транзистора представлены на рис 17,18,19,20

Рассчитаем максимальный ток коллектора VT8:

         (15)

Примем значение сопротивления резистора  равным 0,036 Ом

Рассчитаем минимальное падение напряжения на резисторе :

  (16)

     Рассчитаем максимальное падение напряжения на резисторе :

     (17)

     Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выбираем транзистор VT5 по следующим критериям:

Ikmax ³ Iкmax5

Uкэmax ³ 2× Ek

            VT5        КТ214В - 1      

     Характеристики транзистора представлены на рис. 17, 18 По графику зависимости h21Э  (IЭ) определим минимальный ток коллектора  VT5:

     Рассчитаем ток коллектора покоя VT5 по формуле:

               (18)

     Из рис 18 определим статический коэффициент передачи тока для тока эмиттера равного 20,513 мА.

     Определим ток базы покоя для VT5 по формуле:

                                           (19)

     По рис.17 определим напряжение база – эмиттер:

     Рассчитаем максимальный ток коллектора транзистора VT5:

                (20)

    Рассчитаем резистор  по формуле:

                                               (21)

    Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

     Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT5:

             (22)

     Определим ориентировочный ток коллектора покоя для транзистора VT4 по формуле:

       (23)

     Рассчитаем ориентировочный максимальный ток коллектора для транзистора VT4 по формуле:

       (24)

     Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выбираем трансформатора VT4 исходя из следующих условий:

Ikmax ³ Iкmax4

Uкэmax ³ 2× Ek

           VT4         КТ 215В – 1       

     Характеристики представлены на рис 19, 20

Из рис.20  Определим минимальный ток коллектора транзистора VT4:

  Определим ток коллектора покоя для VT4:

    (25)

По рис 20 определим статический коэффициент передачи тока:   

    Определим ток базы покоя для транзистора VT4 по формуле:

    (26)

     Из рис 19  определим напряжение базы – эмиттер для  

     Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT4:

      (27)

     Определим значение резистора по формуле:

      (28)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

     Определим ориентировочный ток коллектора покоя транзистора VT3

        (29)

      Рассчитаем ориентировочный ток коллектора транзистора VT3:

     (30)

       Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания выберем

транзистор VT3 по следующим критериям:

Ikmax ³ Iкmax3

Uкэmax ³ 2× Ek

VT3              КТ 214В - 1                         

Характеристики транзистора представлены на рис 17, 18 

Из графика зависимости  () определим минимальный ток коллектора:

  Рассчитаем ток коллектора покоя транзистора VT3:

    (31)

   По рис 18 определим статический коэффициент передачи тока:

Определим ток базы покоя транзистора VT3:

         (32)

Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT3:

        (33)

Из рис.17 определим напряжения база – эмиттер:

Определим сопротивление  по формуле:

         (34)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

Рассчитаем значение резистора по формуле:

          (35)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

Определим ориентировочный ток коллектора покоя транзисторов VT1  и VT2 по формуле:

     (36)

Рассчитаем ориентировочный максимальный ток коллектора транзисторовVT1 и VT2 по следующей формуле:

        (37)

       Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания выберем транзисторы VT1 и VT2 по следующим критериям:

Ikmax ³ Iкmax1

Uкэmax ³ 2× Ek

VT1,VT2     Þ       КТ 602 Б             

Характеристики транзисторов приведены на рис 21, 22, 23  

По рис 22 определим минимальный ток коллектора:

Рассчитаем ток коллектора покоя транзисторов VT1 и VT2:

     (38)

Из рис 22 определим статический коэффициент передачи тока:

Определим ток базы покоя для транзистора VT1:

       (39)

Рассчитаем максимальный ток базы для транзистора VT1:

     (40)

Определим ток, протекающий через резистор  :

      (41)

Из рис 23 определим напряжение коллектор – эмиттер:

Определим значение резистора  по формуле:

        (42)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [5] определим  входное сопротивление транзисторов:

Из схемы замещения рис 11 определим входное сопротивление усилителя:

      (43)

Определим максимальное отклонение температуры от среднего значения:

    (44)

Рисунок 11

Определим изменение напряжения база – эмиттер для транзистора VT2 с изменением температуры. Зная, что при изменении температуры на  напряжение изменяется на 2.3мВ. Следовательно:

   (45)

Изменение напряжения коллектор – эмиттер равно 0.7В

Определим коэффициент обратной связи по постоянному току:

  (46)

Определим значение сопротивления резистора :

    (47)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

Определим коэффициент усиления по току усилителя при помощи схемы  замещения представленной на рис. 11 

       (48)

По схеме замещения определим  коэффициент разветвления:

1	2	3	4