5.2 Расчет динамических показателей усилителя без обратных связей

Определим входные сопротивления транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4, VT5, VT8, VT9 включенных по схеме ОЭ. Входные сопротивления определяются по входной ВАХ транзисторов. По заданным и определяем соответствующие напряжения

(5.37)

Таблица 5.1 – Значения входных сопротивлений транзисторов

	Iбп, А	Iбмах, А	Uбэп, В	Uбэмах, В	Rвх, Ом
VT1, VT2	0,000075	0,000240	0,570000	0,610000	242,4242
VT3	0,000027	0,000166	0,520000	0,620000	719,4245
VT4	0,000075	0,000240	0,570000	0,610000	242,4242
VT5	0,00028200	0,00048700	0,40	0,52	585,3659
VT8,VT9	0,00000125	0,00002666	0,60	0,63	1180,638

Входное сопротивление УНЧ равно входному сопротивлению входного каскада:

(5.38)

Значение сопротивления выбираем равным внутреннему сопротивлению генератора

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

СП3-24-А 0,25 Вт – 10 кОм ±5%

Рисунок 5.11

5.3 Расчет цепи отрицательной обратной связи

Требуемая величина коэффициента передачи цепи при обратной связи по постоянному току расчитывается следущи образрм. Принимаем номинальную температуру окружающе среды равной и определяем максимальное отклонение температуры от среднего значения

(5.39)

Примим в качестве большше из полученных значений:

Определим изменение напряжения база – эмиттер для транзистора VT2 с изменением температуры. Зная, что при изменении температуры на напряжение изменяется на 2.3мВ. Следовательно:

(В) (5.40)

Зададимся максимальным отклонением напряжения коллектора последнего каскада в режиме покоя 0.7 В расчитаем требуемый коэффициент обратной связи по постоянномцу току.

(5.41)

Определим значение сопротивления резистора :

(5.42)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

МЛТ 0,125 Вт – 5.6 кОм ±5%

Определим коэффициент усиления по току усилителя при помощи схемы замещения представленной на рис. 5.11

(5.43)

По схеме замещения определим коэффициент разветвления:

Определим коэффициент усиления по напряжению:

(5.50)

Рассчитаем коэффициент усиления по напряжению усилителя с обратной связью:

(5.51)

- коэффициент обратной связи по переменному току равен :

(5.52)

Определим значение сопротивления резистора :

(5.53)

Приведем рассчитанное сопротивление к ряду Е24:

По справочной литературе [6] выберем данный резистор

C5-43А – 25Вт – 0,24 Ом ±5%

5.4 Расчет конденсаторов

Конденсатор , установленный на входе УНЧ, а также конденсатор обратной связи , включенный последовательно с резистрором , определяют частотные искажения в области низкий частот. Конденсатор определяет частотные искажения в области высоких частот.

Для расчета емкости конденсаторов разобьём данный нам коэффициент частотных искажений на 2 части:

(5.54)

Мн=3дБ; Мв=3дБ. Мнвх=1.5дБ; Мнос=1.5дБ;

М_нвх=10^1.5/20

М_нос=10^1.5/20

М_в=10^3/20 Рассчитаем ёмкость конденсатора С1 по формуле:

(5.55)

По справочной литературе [10] выберем данный конденсатор

К53-28, 40В 0.62 мкФ ±20%

Рассчитаем ёмкость конденсатора С2 по формуле:

(5.56)

По справочной литературе [10] выберем данный конденсатор

К50-33, 63В 27мФ ±20%

Рассчитаем ёмкость конденсатора С3 по формуле:

(5.57)

По справочной литературе [10] выберем данный конденсатор

КЛC1 Н50, 80В 1.5нФ ±20%

Определим коэффициент петлевого усиления по переменному току:

(5.58)

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений для выходного каскада методом двух ординат:

U_вых изменяем от 0 до U_нmax

(5.59)

Для рассчитанных значений тока эмиттера определяем статический коэффициент передачи тока. Затем рассчитаем ток коллектора:

(5.60)

Для рассчитанных значений тока коллектора определяем ток базы:

(5.61)

Определяем напряжение база-эмиттер для рассчитанных токов базы. Рассчитываем входное напряжение:

(5.62)

Таблица 5.2

Uн	Iэ	h21э	Ik	Iб, мА	Uбэ	Uвх
0	0,005	3900	0,005	0,001	0,7	0,70038
1,5	1,005	4000	1,00475	0,251	0,7	2,77538
3	2,005	6500	2,00469	0,308	0,7	4,85038
4,5	3,005	8000	3,00462	0,376	0,7	6,92538
6	4,005	8100	4,00451	0,494	0,7	9,00038
7,5	5,005	8000	5,00437	0,626	0,7	11,0754
9	6,005	7000	6,00414	0,858	0,7	13,1504
10,5	7,005	6000	7,00383	1,167	0,7	15,2254
12	8,005	5700	8,0036	1,404	0,7	17,3004
13,5	9,005	5000	9,0032	1,801	0,7	19,3754
15	10,005	4800	10,003	2,202	0,7	21,4

Построим график зависимости Uн от Uвх – рис 5.12.

Рисунок 5.12

Определим половину максимального входного напряжения и для этого значения определим значение напряжения на нагрузке:

Uo=8,1В

Коэффициент нелинейных искажений для входного каскада:

(5.63)

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений для каскада предвари- тельного усиления методом пяти ординат.

КПУ3,2,1	Iбп, А	Iбмах, А
VT3	0,000027	0,000166
VT4	0,000075	0,000240
VT5	0,00028200	0,00048700

Для расчёта коэффициента нелинейных искажений по методу пяти ординат необходимо построить переходную характеристику каскада. Построение переходной характеристики производим в следующей последовательности.

Рисунок 5.13

Рисунок 5.14

На входную характеристику транзистора рис.5.13 наносим точку покоя. Затем относительно точки покоя строим временную диаграмму входного напряжения. Проводим перпендикуляры, соответствующие минимальному и максимальному значениям Uвх, а также Uвх=0 и Uвх при w=60 и 120. Определяем значения тока базы, соответствующие этим напряжениям.

Используя значения тока базы, определяем значения тока коллектора, соответствующие им. Для этого определяют ориентировочное значение h21_Э по рис 5.14. Для этого значения рассчитаем ток коллектора по формуле:

Наносим рассчитанное значение тока коллектора на график и определяем точное значение h21э . Точно рассчитываем ток коллектора:

Рассчитаем амплитуды 1, 2, 3 и 4-й гармоник выходного сигнала:

(5.64)

(5.65)

(5.66)

(5.67)

Расчет нелинейных искажений каскада производится по формуле:

(5.68)

Так как у нас одинаковые транзисторы, то и нелинейные искажения у них будут одинаковы.

Определим суммарный коэффициент нелинейных искажений:

(5.69)

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений усилителя с отрицательной обратной связью:

(5.70)

Для расчета коэффициента полезного действия усилителя требуется определить суммарный ток потребляемый усилителем в режиме покоя по формуле:

I₀ = 2*I_кп1 + I_кп3 + I_кп4 + I_кп5 + I_кп8 =71.119мА (5.71)

Коэффициент полезного действия усилителя рассчитывается по формуле:

(5.72)