Технические характеристики проектируемого усилителя
| Rг Сопротивление источника сигнала, кОм | Uг Напряжение источника сигнала мВ | Pвых Выходная мощность, Вт | Rн Сопротивление нагрузки Ом | Df Частотный диапазон Гц | DT Интервал рабочих темп-р С | Uп напряжение питания, В |
| 100…12500 | -20…+50 | +20, -20 |
Схема электрическая принципиальная усилителя мощности звуковых частот
Анализ схемы электрической принципиальной усилителя
Усилитель состоит из трех каскадов:
· входной дифференциальный усилительный каскад на транзисторах VT2, VT3 и задающим эмиттерным источником тока на элементах VT1, R3,R4;
· промежуточный каскад усиления на составном транзисторе VT4, с элементом местной обратной связи по току R11;
· выходной двухтактный каскад на транзисторах разной проводимости VT8, VT9 и VT6, VT7, включенных по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, с источником смещения на элементах VT5, R9, R10, позволяющий настроить режим работы выходного каскада с отсечкой в классе усиления АВ.
По описанию трехкаскадной структуры и заданным техническим параметрам усилитель можно отнести к устройствам, применяемым в бытовой радиоэлектронной аппаратуре.
В состав усилителя также входят:
§ входной резисторный делитель R1 и R2, при помощи которого на выходе усилителя настраивается напряжение по постоянному току, составляющие половину питания;
§ входной конденсатор С1, разделяющий вход усилителя от источника сигнала по постоянному току;
§ элементы цепи общей ООС R6, R7, C2, параллельной по выходу последовательной по входу;
§ резисторы R12, R13, реализующие местную ОС по току для стабилизации тока покоя транзисторов транзисторов выходного каскада при повышении их температуры;
§ конденсаторы С3 и С4, замыкающие путь протекания переменного тока через источники питания и сглаживающие пульсации напряжения, возникающие после выпрямления переменного тока в блоке питания.
Расчет параметров усилителя мощности звуковых частот
Расчет выходного двухтактного каскада
Начнем расчет с определения параметров и значений элементов выходного каскада, выбора полупроводниковых приборов
Определяем напряжение и ток в нагрузке:
Эффективное напряжение в нагрузке:
Uн= 
= 
= 9.8 В
Амплитудное значение напряжения на нагрузке:
Uнмах = Uн 
= 13.82 В
Эффективное значение тока в нагрузке:
Iн= Uн/ Rн = 10/4 = 1.225 А
Амплитудное значение тока на нагрузке:
Iнмах = Iн = 1.225 ∙ 1.41 = 1.73 А
Для определения номинальных значений R12,R14, С3,С4 воспользуемся
выражениями для минимального требуемого напряжения питания Uпmin:
Uпмін. 
Uнмах + Iнмах R13 + UкэнасVT10 + Uпульс (1.1)
Uпмін. Uнмах + Iнмах R13 + UбэVT10 + Uпульс(1.2)
UкэнасVT10 – напряжение насыщения транзистора VT 10 при Iнмах
Uпульс – амплитуда напряжения пульсаций в цепи питания;
UбэVT10 – падение напряжение на базоэмиттерном переходе транзистора VT 9;
Транзисторы выбираем из следующих соображений:
- значения напряжения, тока и мощности транзистора превышает значение этих
параметров в цепи;
- транзисторы разной проводимости в комплементарной паре должны быть близки
по значениям напряжения, тока и мощности и h21Э.
В качестве таких комплементарних пар транзисторов выберем транзисторы: КТ827, КТ825.
КТ827: 
UбэнасVT9 =1.25 В UкэнасVT9 = 0.65 при
токе на коллекторе Iнмах = 3.53 А
КТ825: 
UбэнасVT9 =1.15 В UкэнасVT9 = 0.65 при
токе на коллекторе Iнмах = 3.53 А
Поскольку сопротивления R13, R14 включены последовательно нагрузке их
номинал выбираем из расчета отбора ими не более 10% потребляемой мощности.
Для этих условий R13=R14=1.1 Ом, максимальная выделяемая на резисторе
мощность Р= 1.5 Вт, выбираем 2-х ваттное сопротивление номиналом 0.24 Ом.
Максимальное напряжение, прикладываемое к транзистору в схеме выходного комплеметарного повторителя:
UкэнасVT8,VT19 = Uп + Uнмах = 20+13.82=33.82 В,
для транзисторов КТ827 и КТ825 это напряжение составляет 40 В.
Pпотр. =2 Uп Iн ср. = 2х20(1.73/3.14)= 22.04 Вт
Мощность, рассеиваемая на транзисторах, при гармоническом сигнале на входе и
активной нагрузке
Pрасс. = Pпотр. – Pвых. = 22.04 – 12 = 10.04 Вт
Максимальная мощность, рассеиваемая двухтактного комплементарного эмиттерного повторителя в два раза меньше и составляет
Pрасс. = U2п/(π2 Rн) + Io (0.3 Uп + Io Rн/π),
где Io – ток покоя через транзисторы VT9, VT10
Io = (0,01…..0,15) Iн max = (0,35…..0,42) A
Pрасс. =2.45 Вт
Максимально напряжение, прикладываемое к транзистору в схеме выходного комплеметарного повторителя:
Транзисторы КТ-827В и КТ-825Б имеют предельное максимальное значение между коллектором и эмиттером, равное 40В>33.82В.
Мощность, потребляемая выходным каскадом от источника питания, при максимальном токе нагрузке равна:
Pпотр. =2 Uп Iн ср. = 2х20(1.73/3.14)= 22.04 Вт
Мощность, рассеиваемая на транзисторах, при гармоническом сигнале на входе и активной нагрузке:
Pрасс. = Pпотр. – Pвых. = 22.04 – 12 = 10.04 Вт
Мощность, рассеиваемая двухтактного комплементарного эмиттерного повторителя в два раза меньше и составляет 5.02Вт.
Максимальная мощность рассеиваемая на каждом транзисторе:
Pрасс. = U2п/(π2 Rн) + Io (0.3 Uп + Io Rн/π)= 400/(3.142 *8) + 0.15 (0.3 *20 + 0.15 *8/3.14)=6Вт
Ток покоя через VT8-VT6 и VT9-VT7 равен: Io = (0,01…..0,15) Iн max = 0.15А
Pрасс.пред.= 125 Вт > Pрасс. =6 Вт.
Максимальный ток протекающий через базу VT8-VT6:
