Схемотехника усилительных каскадов на биполярных и полевых транзистора

Схемотехника усилительных каскадов на биполярных и полевых транзистора

Выполнил:

Янкин М.А. БИН1807

Вариант №24

Задание №2

Дано:

Рассчитать схемы двухтактного бестрансформаторного оконечного каскада (рис. 2), рабо-

тающего в режиме АВ, если требуемая мощность в нагрузке составляет 11 Вт при Rн = 8Ом; выходное сопротивление источника сигнала Rг = 100 Ом; диапазон частот 52 – 12000Гц.

Решение:

Найдем амплитуды напряжения и тока в нагрузке:

Uнт =(2*Rн*Pн)^1/2=(2*8*11)^1/2≈13.3В

Iнт = Uнт / Rн=13.3/8=1.66A

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

│Епит│≥Uнт+Uнач=13.3+3=16.3 В. Выбираем Енач = ±16.3 В.

Рис. 2 Усилитель мощности.

Граничная частота транзистора ƒв ≥ fв/(М^2в −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 = 12 кГц, получаем:

ƒв ≥ 12000/(2-1)^1/2=12кГц.

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 вольт-амперные характеристики (ВАХ) показаны на рис. 3

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 связанас 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 = (16.3 – 0,6) / (5 ⋅ 10^-3) = 3.14*10^3 Ом.

a) б)

Рис. 3 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 ⋅ 8) / (100 + 41 ⋅ 8) =0.76.

Амплитуда входного напряжения:

Uт вх = Uнт / KU = 13.3/ 0,76 = 17.5 B.

Амплитуда входного тока:

Iт вх = Uт вх / Rвх = 17,5/ 205 = 0.085А.