5 Электрический расчет

5.1 Предварительный расчет

Согласно выбранному режиму работы АВ выходного каскада определяем напряжение смещения U_cм. Для двухтактного выходного каскада оно равно:

где U_БЭ0 - напряжение между электродами базы и эмиттера выходных транзисторов в режиме покоя.

Для режима режима АВ оно определяется исходя из графика (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Входная характеристика для 2Т825В

(В)

Зная амплитуду тока в нагрузке I_{н max,} амплитуду напряжения на нагрузке U_нmax , рассчитываем среднее значение тока нагрузки по формуле

(5.1)

Рассчитываем среднее значение тока коллектора выходного транзистора

(5.2)

Напряжение питания УНЧ определим по следующей формуле:

E > U_Нmax + ΔU_КЭнас + U_Rэ (5.3)

где ΔU_КЭнас - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер выходного транзистора в режиме насыщения, В;

U_Rэ - падение напряжения на резисторе, установленном в эмиттерной цепи выходного транзистора, В.

Для большинства мощных транзисторов ΔU_КЭнас = 0.5..2 В. Предварительно можно принять

ΔU_КЭнас = 1 В.

Зададимся падением напряжений на резисторе, установленном в эмиттерной цепи выходного транзистора в пределах (0.2 - 0.5)U_БЭнас. Для большинства мощных транзисторов U_БЭнас= 0.8 ... 1 В.

Тогда U_Rэ равно:

U_Rэ=(0,2..0,5) U_Бэнас = 0,16..0,5 В (5.4)

Возьмём значение U_Rэ равным 0,3 В

Подставим эти значения в выражение (5.3)

E_к > 14,142 +1+0.3  15,442 В

Из стандартного ряда получим Е_К=20 В

Находим максимальное значение коллекторного тока транзисторов выходного каскада:

(5.5)

Зная напряжение питания усилителя и максимальный ток протекающий через нагрузку, выберем транзисторы для выходного каскада по следующим условиям:

По справочной литературе [4] выбираем следующие транзисторы:

V T8 n-p-n КТ827В

V T9 p-n-p: 2Т825В

Со следующими параметрами:

U_кэmax8 = 60 В I_kmax8 = 20 А = 3 В

Рассчитаем сопротивление резисторов R₁₁ и R₁₂ по формуле:

Ом (5.6)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24: 0,075 Ом

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

C5-43А – 10Вт – 0,075 Ом ±5%

Рисунок 5.2

Из рис. 5.1 определим ток базы и ток коллектора покоя транзисторов выходного каскада, а также статический коэффициент передачи тока транзистора VT8 из рис.5.2:

(5.7)

Определим максимальный ток базы транзисторов выходного каскада:

(5.8)

Определим ориентировочный максимальный ток коллектора VT5:

I_kmax5 = 10I_Бmax8 = 1026.66 = 266.6 (мA) (5.9)

Зная максимальный ток базы транзистора VT8 и напряжение питания, выберем транзисторы VT6 и VT7 для реализации защиты по току [4]:

Выбранные транзисторы полностью соответствуют требованиям

VT6: n-p-n КТ215Г-1

VT7: p-n-p: КТ214Г-1

Со следующими параметрами:

U_кэmax7 = 40 В I_kmax7 = 50 мА

Рассчитаем максимальный ток коллектора VT8:

(5.10)

Зная максимальный ток коллектора I_kmax5 = 266.6 мА и напряжение питания, выбираем транзистор VT5 по следующим критериям:

Выбранный p-n-p транзистор VT5 КТ820А-1 полностью соответствует данным требованиям [4]

Рисунок 5.3

Рисунок 5.4 – Входная характеристика

По графику (рис.5.3) определим минимальный ток коллектора VT5:

Рассчитаем ток коллектора покоя VT5 по формуле:

_(5.11)

Из рис. 5.4 определим статический коэффициент передачи тока для тока эмиттера равного 36.66 мА.

Определим ток базы покоя для VT5 по формуле:

(5.12)

Рассчитаем максимальный ток коллектора транзистора VT5:

_(5.13)

Рассчитаем резистор по формуле:

(5.14)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 560 Ом ±5% [7]

Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT5:

(5.15)

Определим ориентировочный ток коллектора покоя для транзистора VT4 по формуле:

_(5.16)

Так как входной каскад работает в режиме АВ, то необходимо выбрать диод VD1 для цепи смещения [9]. Он должен удовлетворять следующим условиям:

_{Выбранный диод: Д9Д полностью соответствует данным требованиям:}

С диодом включаем последовательно резистор , сопротивление которого равно:

Приведем данное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем круговой цилиндрический подстроечный резистор

СП5-17А 0,5 Вт – 82 Ом ±5%

Рассчитаем ориентировочный максимальный ток коллектора для транзистора VT4 по формуле:

_(5.17)

Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выбираем транзистор VT4 исходя из следующих условий [4]:

Выбранный транзистор VT4 n-p-n КТ379Г полностью соответствует данным требованиям

Рисунок 5.5

Рисунок 5.6

Из рис. 5.5 определим минимальный ток коллектора транзистора VT4:

Определим ток коллектора покоя для VT4:

_(5.18)

По рис 9 определим статический коэффициент передачи тока:

Определим ток базы покоя для транзистора VT4 по формуле:

_(5.19)

Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT4:

(5.20)

Определим значение резистора по формуле:

(5.21)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 91 Ом ±5%

Определим ориентировочный ток коллектора покоя транзистора VT3

(5.22)

Рассчитаем ориентировочный ток коллектора транзистора VT3:

(5.23)

Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выберем транзистор VT3 по следующим критериям [4]:

Выбранный транзистор p-n-p VT3 КТ207А соответствует данным требованиям

Рисунок 5.7

Рисунок 5.8

Из графика зависимости ( ) (рис. 5.8) определим минимальный ток коллектора:

Рассчитаем ток коллектора покоя транзистора VT3:

(5.24)

По рис. 5.7определим статический коэффициент передачи тока:

Определим ток базы покоя транзистора VT3:

(5.25)

Рассчитаем максимальный ток базы транзистора VT3:

(5.26)

Определим сопротивление по формуле:

(5.27)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 470 Ом ±5%

Рассчитаем значение резистора по формуле:

(5.28)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 430 Ом ±5%

Определим ориентировочный ток коллектора покоя транзисторов VT1 и VT2 по формуле:

(5.29)

Рассчитаем ориентировочный максимальный ток коллектора транзисторовVT1 и VT2 по следующей формуле:

(5.30)

Зная максимальный ток коллектора и напряжение питания, выберем транзисторы VT1 и VT2 по следующим критериям [4]:

Выбранные транзисторы VT1 иVT2: КТ379Г соответствует данным требованиям

Рисунок 5.9

Рисунок 5.10

По рис. 5.9 определим минимальный ток коллектора:

Рассчитаем ток коллектора покоя транзисторов VT1 и VT2:

(5.31)

Из рис 5.9 определим статический коэффициент передачи тока:

Определим ток базы покоя для транзистора VT1:

(5.32)

Рассчитаем максимальный ток базы для транзистора VT1:

(5.34)

Определим ток, протекающий через резистор :

(5.35)

Oпределим напряжение коллектор – эмиттер:

Определим значение резистора по формуле:

(5.36)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 1.1 кОм ±5%