2. Расчетная часть

Выберем схему усилителя с двухтактным выходным каскадом на транзисторах с большим коэффициентом усиления, включенных по схеме ОК (Приложение 1). Входной каскад построен на ОУ, что обеспечивает малый дрейф нуля. Входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ. Отрицательная обратная связь (ООС) охватывает оба каскада. Сигнал ООС с делителя - подается на инвертирующий вход. Оконечный каскад работает в режиме АВ, при этом необходимое смещение создается с помощью транзисторов и в диодном режиме, а на выходе протекает небольшой ток покоя. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Pвых, Вт	∆f, Гц	Мн, дБ	η, %	Uвх, мВ	RН, Ом
10	10 - 10000	2,5	40	10	10

2. Расчет выходного каскада

Для подбора мощных транзисторов и их применения в качестве выходного каскада необходимо рассчитать следующие параметры:

В, (2.1)

А, (2.2)

где – амплитудное значение напряжения на сопротивлении ;

− максимальный ток, протекающий через нагрузку.

Напряжение источника питания одной половины выходного каскада при биполярном питании или половина напряжения общего источника питания определяется исходя из амплитуды выходного сигнала, при этом величина напряжения питания выбирается минимум на больше :

В. (2.3)

Рассчитаем необходимые предельные параметры транзисторов и . Коллекторный ток мощного выходного транзистора примерно равен максимальному току нагрузки:

Iк _max = Iн _max = 1, 4 А.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер выходного транзистора составляет:

В.

Максимальная мощность, рассеиваемая одним транзистором выходного каскада:

Вт.

На основании рассчитанных выше значений из справочной литературы производится выбор мощных транзисторов выходного каскада, который обычно осуществляется по следующим параметрам:

• максимальному току коллектора ;

• максимально допустимому напряжению между коллектором и эмиттером транзистора ;

• максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторе ;

• коэффициенту передачи тока в схеме с ОЭ (иное обозначение данного параметра в системе h-параметров – );

• предельной (граничной) частоте – .

Подбираем мощные низкочастотные транзисторы 2Т827В (n-p-n типа) и 2Т825В (p-n-p типа) с параметрами, представленными в таблице 2.

Таблица 2 – Основные характеристики транзисторов 2Т827В и 2Т825В

Постоянный ток коллектора	20 А
Постоянное напряжение коллектор-эмиттер	60 В
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора	125 Вт
Статический коэффициент передачи тока в схеме	750 – 18000

Транзисторы должны образовывать комплементарную пару, то есть иметь одинаковые параметры. В некоторых случаях необходимо учитывать температурный диапазон (если он задан). Максимальная величина базового тока транзисторов выходного каскада, необходимая для обеспечения заданной мощности в нагрузке, определяется соотношением:

мА,

где − минимальная величина коэффициента передачи по току.

По рассчитанному значению по входной характеристике примененного транзистора (рисунок 2.1) определяем максимальное значение напряжения перехода база-эмиттер В. Отсюда можно определить максимальное напряжение на входе транзистора оконечного каскада, необходимое для обеспечения заданной мощности в нагрузке:

В. (2.4)

Рисунок 2.1 – Входные характеристики транзистора 2Т827В

Рисунок 2.2 – Выходные характеристики транзистора 2Т827В

Входное сопротивление оконечного транзисторного каскада в этом случае можно определить по выражению:

кОм. (2.5)

Установим ток коллектора покоя транзисторов выходного каскада , тогда ток базы покоя равен:

. (2.6)

По входным характеристикам на рисунке 2.1 определяем необходимое значение В.

Как уже было отмечено, для уменьшения нелинейных переходных искажений и температурной стабилизации в плечи промежуточного каскада рекомендуется вводить диоды. Для дальнейшего улучшения этих параметров, можно заменить диоды транзисторами в диодном режиме. Количество последовательно включенных транзисторов, напряжение насыщения U_БЭнас которых образует удвоенное напряжение смещения = 1,2 В, как правило, равняется количеству транзисторов усилителя мощности.

С учетом (2.6) выберем ток делителя, протекающий через транзисторы в диодном режиме, из соотношения:

мА.

Таким образом, вставляем в плечи рассматриваемого каскада два p-n-p-транзистора 2Т825В, полностью удовлетворяющие заданным условиям.

Величина полного входного сопротивления оконечного усилительного каскада определяется параллельным соединением и сопротивления делителя ( или на схеме в Приложении 1).

Величина последнего рассчитывается по формуле:

кОм, кОм.

(2.7)

Необходимо отметить, что входное сопротивление оконечного каскада является нагрузкой для каскада усилителя напряжения, выполняемого на основе операционных усилителей, имеющих четко регламентированные значения минимально допустимых величин сопротивлений нагрузки. Так, для большинства операционных усилителей общего применения минимальное сопротивление нагрузки должно быть .