Схемотехника усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах

Схемотехника усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах

Выполнил студент группы БИН1808 Швалев Кирилл

Вариант 21

Задача 2

Задание:

Рассчитать схемы двухтактного бестрансформаторного оконечного каскада, работающего в режиме АВ при:

№ варианта	Р_вых, Вт	Rн, Ом	f_min, Гц	fmax, кГц

Рис. 1 Усилитель мощности

Решение:

Найдем амплитуды напряжения и тока в нагрузке:

Uнт =(2*Rн*Pн)^1/2=(2*10*10)^1/2≈14В

Iнт = Uнт / Rн=14/10=1.4A

Исходя из амплитуды напряжения Uнт и полагая Uнач ≈ 3В, выберем напряжение питания:

│Епит│≥Uнт+Uнач=14+3=17В.

Тогда Епит = ±17 В.

Граничная частота транзистора ƒв ≥ fв/ (М2в −1) ^1/2, где fв – верхняя граничная частота усилителя; Мв –коэффициент частотных искажений схемы в области высоких частот. Полагая, что на частоте fв коэффициент частотных искажений равен Мв =2^1/2 и принимая fв = 16 кГц, получаем:

ƒв ≥ 10000/(2-1)^1/2=10кГц.

Рассчитанным параметрам удовлетворяет пара биполярных транзисторов КТ 814

(p –n– p) и КТ 815 А (n – p –n), имеющих такие параметры Iк макс =1,5А; β ≥ 40;

Рк доп = 10 Вт; Uкэ макс = 40В; fт = 3 МГц.

Их вольтамперные характеристики (ВАХ) показаны на рис. 2

Как видим, здесь выполнены следующие условия:

Iкт < Iк макс ;(0,25…0,3)Рвых ≤ Рк доп;| Епит | < Uкэ доп.

Указанная в справочнике граничная частота fт связана с частотой fв соотношением:

fт ≈ β fв, откуда следует, что fβ ≈fт/ β=(3 ⋅106)/40= 75 кГц,

т.е. требования по частоте также выполняются.

Выбираем кремниевый диод, устанавливаемый для начального смещения – Д 206 Из его ВАХ следует, что для обеспечения на этом диоде напряжения 0,6 В через него должен течь ток 5мА. Отсюда находим сопротивление резисторов

R1 и R2:

R1 = R2 = (Епит – Uд) / Iд = (17 – 0,6) / (5 ⋅ 10^-3) = 3.28*10^3 Ом.

a) б)

Рис. 2 Входная (а) и выходные (б) характеристики.

Ближайший номинал 1,6 кОм. Отмечаем, что R1, R2 ≥ Rвх.

Коэффициент передачи усилителя по напряжению:

KU ≈ [(1 + β)*Rн] / (Rг + Rвх) ≈ (1 + β)*Rн / [ Rг + (1 + β) Rн] =

= (41 ⋅ 10) / (100 + 41 ⋅ 10) =0.8.

Амплитуда входного напряжения:

Uт вх = Uнт / KU = 14 / 0,8 = 17.5 B.

Амплитуда входного тока:

Iт вх = Uт вх / Rвх = 23.26/ 205 = 0.085 А.