3 Составление структурной схемы усилителя

вх

вых

ВхК

КпУ1

ООС

ВыхК

КпУ3

КпУ2

Рисунок 3.1

Структурная схема представлена на рисунке 3.1, где:

ВхК – входной каскад;

КпУ1 – первый каскад предварительного усиления;

КпУ2 – второй каскад предварительного усиления;

КпУ3 – третий каскад предварительного усиления;

ВыхК – выходной каскад;

ООС – цепь отрицательной обратной связи.

Входной каскад используется для увеличения входного сопротивления усилителя.

Так как источники входного сигнала развивают низкое напряжение, то нецелесообразно подавать сигнал сразу на каскад усиления мощности (невозможно получить значительное изменение входного тока).

Рассчитаем необходимое количество каскадов предварительного усиления:

n = lg (k_u) (3.1)

где k_u – коэффициент усиления по напряжению.

k_u = = (3.2)

где U_нmax – максимальное напряжение на нагрузке.

U_нmax = (3.3)

U_нmax = В;

U_вхmax = (3.4)

Для предварительного расчета принимаем Rвх = Rг.

U_вхmax = =0,028 В;

К_u = (3.5)

К_u= =500

Определим максимальный ток протекающий через нагрузку:

(3.6)

По формуле 3.1 определяем n:

n = lg (k_u) = lg (500) = 2,699

Округляем n до ближайшего целого нечетного числа n = 3, т.к. один каскад дает сдвиг на 180⁰.

4 Разработка схемы электрической принципиальной усилителя

Входной каскад усилителя обеспечивает высокое входное сопротивление. Каскады предварительного усиления усиливают сигнал до уровня нескольких вольт. Для стабилизации работы предыдущего каскада введена отрицательная обратная связь.

Резистор с регулируемым сопротивлением, установленный переда входным каскадом, позволяет осуществлять регулировку усиления от 0% до 100%, регулируя амплитуду входного сигнала.

4.1 Выбор входного каскада

Входной каскад выбираем исходя из условия, что его входное сопротивление должно быть значительно высший чем внутреннее сопротивление генератора.

, (4.1)

где - внутреннее сопротивление входного каскада, Ом;

- внутреннее сопротивление источника сигнала, Ом;

. (4.2)

Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах соответствует условиям указанным выше

Рис. 4.1 – Принципиальная схема входного каскада

4.2 Выбор каскадов предварительного усиления

Каскады предварительного усиления представлен на рис. 4.2. Выберем схему на биполярных транзисторах включенных по схеме с общим эмиттером. Выбрали её исходя из того, что она удовлетворяет требованию обеспечения требуемого коэффициента усиления по напряжению при минимальных искажениях. Также биполярные транзисторы более надежные и дешевые. Недостаток этой схемы – сдвиг фаз между входным и выходным сигналом равен 180.

Рис. 4.2 – Каскады предварительного усиления

4.3 Выбор выходного каскада

В качестве выходного каскада выберем схему двухтактного усилителя мощности (рис 4.3). Режим работы определим исходя из таблицы, приведенной ниже при значениях Kf=0.1% , ŋ=40% :

В данный двухтактный выходной каскад включена транзисторная защита по току для защиты выходных транзисторов при коротком замыкании на выходе. Данный усилитель мощности работает в режиме АВ. Реализована цепь смещения.

Рисунок 4.3

Электрическая принципиальная схема представлена на рис 4.4

Рисунок – 4.4