1. Выбор электрической схемы электронного устройства и её описание

Схема состоит их двух каскадов: первый каскад - избирательный усилитель с 2Т-мостом, подключённым к инвертирующему входу ОУ, второй каскад – усилитель мощности класса АВ.

В первом каскаде коэффициент усиления задается отношением резисторов R5/ R3:

.

Второй каскад представляет собой двухтактный усилитель мощности на биполярных транзисторах с биполярным питанием.

Каскад построен на основе составных транзисторов по схеме Дарлингтона, что позволяет увеличить входное сопротивление усилителя мощности.

Диоды служат для увеличения напряжения между базами транзисторов, следовательно, их рабочие точки смещаются к началу выходных характеристик и каскад переходит в режимAB. Одновременно диоды служат для температурной стабилизации базовых цепей транзисторов.

Выбранный усилитель мощности имеет ряд преимуществ:

• малый коэффициент асимметрии, что существенно влияет на появление и снижение нелинейных искажений (в силу симметрии схемы в выходном сигнале значительно ослаблены четные гармоники);

• малый ток покоя;

• высокий КПД;

• малое выходное и относительно большое входное сопротивления;

• высокую температурную стабильность.

К недостаткам следует отнести:

• малый коэффициент усиления по напряжению схемы с ОК (<1). Это приводит к необходимости установки в схеме дополнительного высоковольтного каскада усиления напряжения до необходимого уровня;

• нелинейные искажения, вызванные переключением плеч каскада, которые необходимо компенсировать;

• трудности в подборе комплементарных пар транзисторов.

Расчёт и выбор элементов схемы электронного устройства

3.1 Расчет усилителя мощности

Для нормальной работы операционного усилителя, входной сопротивление каскада усилителя мощности должно быть не менее 2k Ом, этого мы сможем добиться, если транзисторы будут включены по схеме Дарлингтона.

Для подбора транзисторов нужно рассчитать следующие параметры:

где - амплитудное значение напряжения на сопротивлении нагрузки;

- амплитудное значение тока на сопротивлении нагрузки ;

- мощность на нагрузке.

Напряжение источника питания одной половины выходного каскада при однополярном питании определяется исходя из амплитуды выходного сигнала, при этом величина напряжение выбирается минимум на (2..2,5) В большена каждую комплементарную пару и зависит от количества пар (n) используемых составных транзисторов, поскольку нужно учитывать остаточное напряжение, а у биполярных транзисторов оно не превышает 2,5 В:

Максимальный ток, протекающий через нагрузку приблизительно равен коллекторному току выходного транзистора:

Максимальная мощность, рассеиваемая одним транзистором:

На основании рассчитанных начений подберём из справочной литературы транзисторы выходного каскада:

Таблица 3.1 Параметры мощных транзисторов.

Транзистор
KT819A(n-p-n)	25	5	10	3	60
KT818A(p-n-p)	25	5	10	3	60

Предельное значение коллекторного тока транзисторов при напряжении питания :

Выбранное значение удовлетворяет выбранным транзисторам.

Максимальная величина базового тока транзисторов выходного каскада, необходимая для обеспечения заданной мощности в нагрузке, определяется соотношением:

где - величина статического коэффициента передачи по току в схеме с общим эмиттером (определяется из выходных ВАХ транзистора).

По рассчитанному значению при помощи входной характеристики транзистора определяем максимальное значение напряжения перехода база-эмиттер:

Входное сопротивление транзисторного каскада может быть определено по выражению, учитывающему сопротивления двух транзисторов и нагрузки:

,

где - величина статического коэффициента передачи по току транзистора промежуточного каскада в схеме с общим эмиттером (определяется из выходных ВАХ транзистора).

Выберем транзисторы для промежуточного каскада. Коллекторный ток транзистора промежуточного каскада, должен быть не меньше тока базы оконечного каскада:

На основании этого выберем маломощные высокочастотные транзисторы:

Таблица 3.2 Параметры маломощных транзисторов.

Транзистор
2SC2705(n-p-n)	150	5	50	5	80
2SA1145(p-n-p)	150	5	50	5	80

Максимальная величина базового тока транзисторов промежуточного каскада, необходимая для обеспечения заданной мощности в нагрузке, определяется соотношением:

По рассчитанному значению при помощи входной характеристики определим максимальное значение напряжение перехода база-эмиттер:

Определим максимальное напряжение на входе транзистора оконечного каскада:

Полное сопротивление каскада:

Входное сопротивление каскада больше , следовательно, выполняется условие согласование ОУ с нагрузкой.

Количество последовательно включённых диодов, как правило, равно количеству составных транзисторов каждого плеча усилителя мощности.