Порядок расчета усилителя мощности типа ПП2.
Дано: PН;RН;UВХ = 2…2,5 В; д иапазон рабочих частот f = 40 Гц…16 кГц,
режим работы – в классе В.
1. Расчёт напряжения источника питания
Определение напряжения источников питания.
В эмиттерной цепи транзисторов оконечного каскада (VT7, VT8) включены стабилизирующие резисторы R12= R13.
C учётом этих резисторов напряжение одного источника питания (или суммы двух источников E = US1 + US2 при двуполярном питании) в режиме работы усилителя в классе В равно:
где ξ = 0,95–коэффициент использования напряжения источника питания,
Обычно принимают
R12 = R13 = 0,05RН
Окончательно принимают стандартные значения напряжений US1 = US2 из ряда: 9; 12; 15; 20; 24; 30; 36 В.
Расчёт коллекторной цепи транзисторов (VT7, VT8) оконечного каскада.
Амплитудное и действующее значения напряжения на нагрузке:
UH m = US1 / (1,1…1,2) UH = UH m / √2
Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером
UKЭ max ≈ Е
Максимальный ток коллектора
IK8 max = UH m / RH
Постоянная составляющая тока коллектора
Мощность, потребляемая от источника питания
Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора
Для оконечного каскада выбираются транзисторы, с паспортными параметрами [8,9, 15], превышающими расчетные::
РK max ПАСП > РK8 max; IK max ПАСП > IK8 max; UKЭ max ПАСП > UKЭ max
Исходя из рис.2, ток коллекторов транзисторов VT7 и VT8 в режиме покоя (для данного примера):
;
Токи базы оконечных транзисторов
,
где, h21 E – паспортное значение динамического коэффициента усиления выбранных транзисторов по току.
3. Расчёт цепей транзисторов VT5 и VT6:
Наибольший ток коллектора (рис.2)
IК5 max = IК6 max = IБ7 max = 43 мА.
Наибольшая рассеиваемая на коллекторе мощность
,
где: IБ7 СР = IK5 СР = IБ7 max /π
Наибольшее напряжение
Выбираем (комплементарные пары транзисторов, например, типов
КТ361В (p-n-p) и КТ315В (n-p-n),
КТ502В (p-n-p) и КТ503В (n-p-n)
с параметрами:
, , ,
, h21E.
Максимальный ток базы транзисторов VT5 и VT6
IБ5 max = IК5 max / h21E
Ток базы покоя
IБ5 Q = IК5 Q / h21E
Сопротивления резисторов R10, R11:
Считая IK5 СР ≈ IЭ5 СР, получим
,
где: UR12 = IK7 СР *R12 .
Выбираем по ряду Е24.
4. Расчёт параметров цепей смещения:
Напряжение смещения
Иначе:
,
т.е.: R6 /R7 = (UСМ/UR6) – 1
Задаваясь током = (0,2…0,5) мА и принимая R7 = 3 кОм, получим R6, в качестве которого выбираем подстроечный резистор с сопротивлением, большим расчетного (по ряду Е6).
5. Расчет параметров для выбора транзистора VT3.
Наибольший ток коллектора транзистора VT3 (для данного примера)
Наибольшая мощность, рассеиваемая на коллекторе
Напряжение UКЭ max = (US1 + UСМ/2)
Выбираем транзистор, например типа, КТ3107И, со следующими паспортными параметры:
, , ,
, 200.
6. Расчет параметров для выбора транзистора VT4.
Наибольший ток коллектора транзистора VT4
Наибольшая мощность, рассеиваемая на коллекторе
Выбираем транзистор, например, КТ3102Д с паспортными параметрами:
, , ,
, 200.
Расчет параметров цепи обратной связи.
Расчет резисторов R8, R9
- (по ряду Е24)
Выбираем емкость конденсатора С3 по ряду Е24
Расчет параметров дифференциальной ступени усиления.
Подходящими для дифференциальной ступени (VT1, VT2) являются транзисторы с большим коэффициентом усиления (например, КТ3102Д). Параметры транзисторов:
, , ,
, 200.
Принимаем ток коллекторов VT1, VT2
IK1 max = (1…2) мА >> IБ3
При этом ток базы
IБ1 = IK1 max/h21E.