Курсовая работа: Бестрансформаторный усилитель мощности звуковых частот

Описанная схема УМЗЧ широко применяется в усилителях, работающих от одного источника питания. Можно предложить следующий примерный порядок ее расчета.

4) Расчет выходного каскада УМЗЧ

По заданным мощности в нагрузке Р_н и сопротивлению нагрузки R_н и определяются амплитуды напряжения и тока:

U_mn =2P _н R _н , U_mn =2*6*16=13,856(В)

I_mn = U_mn / R _н =13,856/16=0,866(А)

Сопротивление резисторов R _э =R ₁₁ +R ₁₂ в цепи эмиттеров выбирается много меньше R _н (иначе сильно падает КПД).

Пусть:

R _э =0,05 R _н , R _э =0,05*16=0,8(Ом)

Рассчитывается напряжение источника питания :

Е₀ ≥2[I (R _э + R _н )+1.5U _нас ] , Е₀ ≥2[0.866(0.8+16)+1.5*1.5] ≥ 33.5976

где U _нас - напряжение насыщения транзистора , которое для кремниевых транзисторов составляет порядка 1В, а 1,5- коэффициент запаса.

Окончательно величина Е₀ выбирается согласно ряду ГОСТа в сторону большего номинала.

Тогда напряжение покоя и рассеиваемая мощность на выходных транзисторах будут равны:

U _к =0,5Е₀ ; U _к =0,5*33.5976=16.7988(В)

Р_к =0,101 U ² _к / R _н , Р_к =0,101*(16.7988)² /16=1,781(Вт)

Выбор транзистора производится при соблюдении следующих условий:

Р_{к max} ≥1.3 Р_к ; Р_{к max} ≥1,3*1,781=2,3(Вт)

U _КЭmax ≥1.2Е₀ ; U _КЭmax >=1.2*33,5976=40,3171(В)

I_Kmax ≥1.2 I_mn ; I_Kmax ≥1.2*0,866=1,0392(А)

f_{h 21К} ≈ f_{h 21Э} ≥(3…5)f _в ; f_{h 21К} ≈ f_{h 21Э} ≥ (24…40)

где Р_{к max} ,U _КЭmax ,I_Kmax , f_{h 21К} иf_{h 21Э} - соответственно предельная рассеиваемая на коллекторе мощность, предельные напряжения коллектор-эмиттер и ток коллектора , верхняя граничная частота транзистора в схеме включения с общим эмиттером и общим коллектором , а f _в - верхняя рабочая частота сигнала.

Иногда в справочниках вместо частоты f_{h 21Э} , указывается частота f_{h 21Б} или f _Т . f_{h 21Б} - это предельная частота коэффициента передачи тока h _21Б в схеме с общей базой , т.е. частота на которой этот коэффициент уменьшается до уровня 0,7 по сравнению с областью нижних частот.

После того, как было произведено часть расчетов, происходит выборка транзистора по полученным параметрам, из выше приведенных формул. В моем случае подходит германиевый транзистор: ГТ403, для которого h _21Э =30.

Частота f _Т - граничная частота транзистора в схеме с общим эмиттером при которой h _21Э = 1.

Взаимосвязь между названными частотами определяется с помощью следующих выражений:

f_{h 21Э} * h _21Э ≈ f_{h 21Б} ≈1,3 f _Т ;

h _21Э =h _21Эmax *h _21Эmin ;

h _21Э – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ , h _21Эmax и h _21Эmin - справочные параметры : пределы технологического разброса.

В других случаях в справочниках указывается величина модуля коэффициента передачи тока на определенной частоте f .Тогда можно воспользоваться выражением: