1.4. Пример расчета усилителя мощности в режиме "а"

Задано:

Р_н =5 Вт,

R_н =10 Ом,

f_н =40 Гц,

f_в =20 кГц,

М_н =1,2,

М_в =1,4.

Температура окружающей среды до +40°С.

1. Определяется и

2. Определяется

3. Определяется

4. Определяется Ек

5. Выбирается тип транзистора, соответствующий заданной верхней частоте.

При этом следует имеет в виду, что всегда можно подо­брать несколько типов транзисторов, удовлетворяющих необ­ходимый требованиям. Однако следует выбирать транзистор, предельные параметры которого незначительно превышают определенные выше. Желательно также для усилителей, предназ­наченных к работе при повышенной температуре окружающей среды, применять кремневые транзисторы. Можно, конечно, взять транзистор с большими запасами по предельным параметрам и частоте, но стоимости таких транзисторов будет выше.

В данное случае подходит транзистор П701, который имеет следующие параметры: мощность при температуре корпуса до 50°С 10 Вт. Это значение I_к используется при расчете необходимой площади радиатора =40 В. Предельная частота усиления тока базы 12,5 мГц. Обратный ток коллекто­ра при t =20°С не более 0,1 мА. Учитывая, что обратный ток удваивается на каждые 10°С повышения температуры можно принять для +40°

6. Определяется ток покоя транзисторов V₃, V₄ . Принимаем =510 мА.

7. Определяется величина резисторов защиты из принятого условия

Полагая для П701А равным 0,7 В, имеем:

Поскольку такие номиналы отсутствуют, в качестве R_з можно применить резисторы собственного изготовления путем намотки необходимого числа витков из высокоомного провода на корпусе обычного резистора типа МЛТ.

8. Определяется ток покоя транзисторов V_1,2 , который за­висит от величины резисторов

Тогда ток покоя V_1,2 равен:

9. Постоянное напряжение U_кэ1,2 равно:

10. Определяется мощность, рассеиваемая на транзисторах V1,2

11. Выбираются транзисторы V₁ и V₂

В качестве транзистора V₁ можно выбрать КТ606А, у которого =2,5 Вт, =60 В, С_к =10 пФ (при = 28 В). Учитывая, что напряжение в реальной схеме составляет ~ 14 В, его значение емкости С_к , имеет квадра­тичную зависимость от напряжения, следует принять равный 40 пФ.

В качестве V₂ выбираем П605А с =3 Вт, =45В.

По предельной частоте усиления тока (30 мГц для П605А и 350 МГц для КТ6О6А), выбранные транзисторы обладают большим запасом.

12. Необходимая величина напряжений смещения U₀ определя­ется по равенству

13. Определяется ток покоя транзистора V₀

(минимальное значение взято произвольно, поскольку в справочнике не приводится).

Принимаем , тогда .

14. Определяется

15. Определяется мощность, рассеиваемая на коллекторе V0

16. Выбирается транзистор Подходящим по электрическим параметрам можно считать КТ342А, у которого =250 МВТ, , по частотным свойства (предельная частота 300 мГц) имеется большой запас.

17. Выбирается , то есть . Тогда . Принимаем .

17. Определяется величина емкости С₀ из условия:

18. Определяется емкость в цепи компенсации С:

20. Определяется коэффициент передачи повторителя на транзисторах: .

21. Проверяется правильность выбранного значения

=

22. Определяется входное сопротивление усилителя мощности в целом:

23. Величина - для предварительного каскада равна

24. Определяется коэффициент усиления предварительного каскада

25. Выбирается ток базового делителя V0

26. Определяется резистор делителя

Выбирается R₃ из условия . Одновременно для уменьшения необходимой емкости конденсатора фильтра желательно выбирать как можно большим. Поэтому принимаем R₃=8,2 кОм, R₂ =1 кОм.

27. Тогда:

28. Определяются искажения, вносимые повторителем на высо­ких частотах:

Значение для П701 в справочнике не приводится, но по аналогии с другими мощными транзисторами эта емкость составляет не менее 200 пФ

Таким образом, искажения, вносимые повторителем, пренебрежительно мала.

29. Искажения, вносимые предварительным каскадом на можно подсчитать после расчета следующего каскада. Тогда выходное сопротивление предыдущего каскада и будет определять значение R_г , входящего в расчетную формулу. Возьмем для примера R_г =1 к0м. Тогда:

После определения величины каждого резистора необходи­мо подсчитать рассеиваемую на нем мощность и выбрать резистор

по номиналу и мощности.

Выбор конденсатора проводится как по номинальной вели­чине емкости, так и по максимальному постоянному напряжению, приложенному к конденсатору в цепи.