7. Расчёт двухтактного оконечного усилителя мощности в режиме в
Расчёт производится по схеме на рис. 16 и следующим исходным данным:
Рн = 30 Вт, Fн = 75 Гц, Fв = 7500 Гц, Мн = 3 дБ, Мв = 6 дБ, Кг = 7 %, Rн = 9 Ом. Рабочий диапазон температур tс = (- 40….+40) С.
1. По справочнику 7 выбираем транзистор П4АЭ с допустимой мощностью рассеяния на коллекторе с теплоотводом при температуре корпуса до 40 С Р к доп = 20 Вт.
Использование данного транзистора в двухтактной схеме с выходным и согласующим трансформаторами позволит развить колебательную мощность в нагрузке 30 Вт.
2. Параметры выбранного транзистора следующие:
fгр = 150 к Гц – граничная частота усиления;
Uк доп = 50 В – наибольшее напряжение на коллекторе в схеме с ОЭ;
Iк доп = 5 А – наибольший ток коллектора;
0,83 – коэффициент передачи тока в схеме с ОБ;
5 – коэффициент передачи тока;
Iко = 0,5 м А – наибольший обратный ток коллектора.
На этапе эскизного проектирования построены (см. рис. 13 а):
допустимая кривая мощности в семействе выходных характеристик транзистора П4АЭ при t = 40 C;
линия нагрузки аб;
выбрана рабочая точка и показаны входные и выходные амплитуды токов и напряжений на входных и выходных характеристиках транзистора;
получены:
Р н~= 32,296 Вт – колебательная мощность, отдаваемая транзистором в нагрузку;
Р вх~= 0,210 Вт – входная мощность оконечного каскада;
К рок= 162,8 – коэффициент усиления мощности оконечного каскада без учёта кпд трансформатора;
Ек= 20,5 В – величина э. д. с. источника питания усилителя.
В рабочей точке определены I рт = 0 и U рт = 20,5 В.
4. Определяем оптимальное нагрузочное сопротивление между концами первичной обмотки выходного трансформатора:
5. Потребляемая оконечным каскадом мощность без учёта потерь в трансформаторе равна:
6. Определяем мощность, рассеиваемую на коллекторах:
откуда на один транзистор приходится
7. По входной динамической характеристике определяем амплитуды возбуждающего напряжения (U m вх ) и тока (I m вх ), а также среднее за период входное сопротивление каскада переменному току ( рис. 13б):
8. Выбираем оптимальное сопротивление источника входного сигнала для одного плеча каскада:
9. Строим проходную динамическую характеристику ( рис. 17):
iк = f (Ес), Ес = iб Rc + Uбэ :
Еса = 0,45 2 + 1,225 = 2,125 В, Iка = 3,3125 A
Ес1 = 0,3 2 + 1,023 = 1,623 В, Iк1 = 2,6625 А
Ес2 = 0,2 2 + 0,8722 = 1,2722 В, Iк2 = 2,0312 А
Ес3 = 0,1 2 + 0,6833 = 0,8833 В, Iк3 = 1,2075 А
Рис. 17. Проходная
динамическая характеристика
транзистора П4АЭ в режиме В с рабочей
точкой РТ и в режиме АВ с рабочей точкой
РТ.
Ес4 = 0,05 2 + 0,5294 = 0,6294 В, Iк4 = 0,52 А
Есрт = 0 2 + 0,29 = 0,29 В, Iкрт = 0 А
10. На проходной характеристике определяем положение рабочей точки и амплитуду эдс возбуждающего сигнала E c m:
Е сm = Ес макс - Ес мин = 2,125 - 0,29 = 1,835В
Есрт= Ес мин = 0,29 В, Iрт = 0 A
11. Методом пяти ординат определяем составляющие коллекторного тока и коэффициент нелинейных искажений К г (см. рис. 17):
Iк макс= Iа - Iрт = 3,3125 – 0 = 3,3125 A
Iк1 = I1 - Iрт = 1,9 - 0 = 1,9 A
Задаёмся коэффициентом асимметрии = 0,05, тогда
12. Уточняем колебательную мощность, отдаваемую каскадом в нагрузку:
13. Определяем мощность, развиваемую транзистором предоконечного каскада:
где Iбм = Im вх = Iбмакс - Iбмин = 450 – 0 = 450 мА
14. Определяем полный коэффициент усиления по мощности:
15. Определяем коэффициент трансформации выходного трансформатора:
16. Определяем сопротивление обмоток выходного трансформатора:
17. Определяем индуктивность первичной обмотки:
18. Определяем частотные искажения в области верхних частот, вносимые транзистором:
,042
19. Определяем частотные искажения М В2 , приходящиеся на долю трансформатора
20. Определяем допустимую индуктивность рассеяния:
21. Определяем падение напряжения на первичной обмотке трансформатора:
22. Вычисляем напряжение источника питания:
Е`к = Ек + Uто = 20,5 + 0,394 = 20,894 В
23. Уточняем потребляемую мощность:
24. Определяем кпд оконечного каскада:
