Реферат: Проектирование усилителя мощности на основе ОУ

I _н I _н 1600 мА

I _б ^vt1 = ¾¾¾ » ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 52 мА

1+ b ^vt1 b ^vt1 30

2.4Определим по входной ВАХ транзистора напряжение на управляющем

переходе U _бэ (c м . рис 3.2 )

рис 3.2

Отсюда находим входное напряжение U _вх ^vt1

U _вх ^vt1 = U _бэ ^vt1 + U _н = 1.2 В + 6.32 В = 7.6 В

2.5 Определим входное сопротивление верхнего плеча бустера R _вх :

U _вх U _вх 7.6 В

R _вх = ¾¾¾= ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 150 Ом

I _вх ^vt1 I _б ^vt1 5.2*10^-3

Поскольку из-за технологических особенностей конструкции интегрального операционного усилителя К140УД6 полученное входное сопротивление (оно же сопротивление нагрузки ОУ ) мало (для К140УД6 минимальное сопротивление нагрузкиR_{min оу} = 1 кОм ), поэтому для построения оконечного каскада выбираем составную схему включения (чтобы увеличить входное сопротивление R _вх ). Исходя из величины тока базы транзистора VT1 I _б ^vt1 (который является одновременно и коллекторным током транзистора VT3 ) выбираем комплементарную паруна транзисторах КТ-361 (p-n-p типа) и КТ-315 (n-p-n типа).Соответственно схема оконечного каскада примет вид, показанный на рис. 3.3 .

рис. 3.3

3. Окончательный расчёт оконечного каскада

3.1 Расчитаем входную мощность P _вх ^ок полученного составного оконечного каскада. Исходя из того, что мощность на входе транзистора VT1 P _вх мы посчитали в пункте 2.2 , получим :

P _вх P _вх 160 мВт

P _вх ^ок = ¾¾¾»¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 3.2 мВт

b ^vt3 +1b 50

3.2 Определим амплитуду тока базы I _б ^vt3 транзистора VT3. Поскольку I _к ^vt3 » I _б ^vt1 имеем:

I _к ^vt3 I _б ^vt1 52 мА

I _б ^vt3 = ¾¾¾ »¾¾¾ = ¾¾¾ »1 мА

1+ b ^vt3 b ^vt3 50

3.3 Определим по входной ВАХ транзистора VT3 напряжениена управляющем переходе U _бэ ^vt3 (см. рис. 3.4 ). Поскольку U _бэ ^vt3 = 0.6 В , для входного напряжения оконечного каскада U _вх ^ок имеем:

U _вх ^ок = U _н + U _бэ ^vt1 + U _бэ ^vt1 = (6.32 + 1.2 + 0.6) В = 8 В

рис 3.4

3.4 Определим входное сопротивление оконечного каскада R _вх ^ок :

U _вх ^ок 8В

R _вх ^ок = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 8 кОм

I _б ^vt3 1 мА

Полученное входное сопротивление полностью удовлетворяет условию

R _вх ^ок ³ R _{н min оу}

где R _{н min оу} = 1кОм (для ОУ К140УД6 ).

4. Задание режима АВ. Расчёт делителя

Для перехода от режима В к режиму АВ на вход верхнего плеча нужно подать смещающее напряжение +0.6 В, а на вход нижнего плеча - –0.6 В. При этом, поскольку эти смещающие напряжения компенсируют друг друга, потенциал как на входе оконечного каскада, так и на его выходе останется нулевым. Для задания смещающего напряжения применим кремниевые диоды КД-223 (VD1-VD2 , см. принципиальную схему ), падение напряжения на которыхU _д = 0.6 В

Расчитаем сопротивления делителя R _{д 1} = R _{д 2} = R _д . Для этого зададим ток делителя I _д , который должен удовлетворять условию:

I _д ³ 10*I _б ^vt3

Положим I _д = 3 А и воспользуемся формулой

Е_к – U _д (15– 0.6) В

R _д = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 4.8 Ом » 5 Ом

I _д 3 А

5. Расчёт параметров УМ с замкнутой цепью ООС

Для улучшения ряда основных показателей и повышения стабильности работы усилителя охватим предварительный и оконечный каскады УМ общей последовательной отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению . Она задаётся резисторами R₁ и R₂ (см. схему на рис. 6 ).

Исходя из технической документации на интегральный операционный усилитель К140УД6 его коэффициент усиления по напряжениюK_u ^оу1 равен 3*10⁴ . Общий коэффицент усиления обоих ОУ равен :

K_u ^оу = K_u ^оу1 * K_u ^оу2 = 9*10⁸

Коэффициент усиления по напряжению каскадов, охваченных обратной связью K_{u ос} равен:

U _{вых ос} К _u ( K_u ^оу1 * K_u ^оу2 * K_u ^ок ) 1

K_{u ос} = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ » ¾