Розрахунок безтрансформаторного підсилювача низької частоти

3. Точку а приймають за початкову робочу точку транзистора, для якої UКЕ0 =EК/2 = 15/2 = 7, 5 B;

IК0 = (0, 05÷0, 1) Ikн = 0, 075 *1, 15 = 0, 086A;

 

4. Із сім'ї вихідних та вхідних характеристик транзистора знаходимо амплітудні значення струму бази ІБm, напруги бази UБЕm згідно:

IБm = IБm’-IБ0 = 40-5 = 35 мА;

За графіком №2:

 UБЕm = UБЕm – UБЕm =0, 7-0, 6 = 0, 1 В;

Графік №2

 

Орієнтовне значення вхідного опору транзистора становить Rвx= UБЕm /ІБm,

Rвx=0, 1/0, 035 = 2, 857 Oм.

Вхідна потужність кожного плеча складає Рвх=0, 5 UБЕm ІБm, та дорівнює потужності, яку потрібно відати транзистору передкінцевого каскаду.

Рвх=0, 5*0, 1*0, 035 = 0, 00175 Вт

5. Знаходимо величини опорів резисторів R1 та R2. Опір резисторів R1 та R2 обирають однаковими:

R1=R2= (EK-2UБE0) /2IД де ІД – струм в дільнику, який обирають із ВАХ діоду, при умові забезпечення 2UБЕ0 = 0, 6В. Струм дільнику повинен бути не менш (2÷5) *Iбо

Iд= (2÷5) IБ0;

IД= (2÷5) *0, 005 = 0, 015А

R1= R2= (15-2*0. 6) /2*0. 015 = 460 Oм;

Із таблиці вибираємо R1= R2= 470 Ом

Rвх = Rg*Rн/ Rg+Rн = 235*4/235+4 = 3. 93 Ом,

Де Rg = R1/2 = 235 Ом;

6. Знаходимо ємність розділяючого конденсатора в колі навантаження за умови забезпечення коефіцієнта частотних викривлень Мн:

C2 ≥ 106/ (2π*fн*Rн* ) = 1/ (2*3. 14*50*4* ) = 637мкФ;

Обираэмо 1000 мкФ.

 

 

У результаті попереднього розрахунку було складено схему ПНЧ, в яку входять кілька однотипних каскадів попереднього підсилення з СЕ.

Розрахунок каскаду попереднього підсилення з СЕ є основною частиною роботи при проектуванні ПНЧ. При його виконанні розраховують параметри елементів кожного каскаду, ланцюгів міжкаскадних зв'язків, режими роботи транзисторів. Виходячи з умови забезпечення однотипності, каскади попереднього підсилення виконують однаковими. Тому розрахунок завжди зводиться фактично до розрахунку одного каскаду.

Розглянемо методику розрахунку каскаду попереднього підсилення з СЕ, схема електрична принципова якого наведена на мал. 2, за такими вихідними даними (частина отримуються у результаті попереднього розрахунку) :

напруга на виході каскаду- Ueux. m= UБEm = 0, 1 В;

опір навантаження – Rн= Rвx= 3, 93 Ом;

напруга джерела живлення – Ек= 15 В;

Рис. 3. Схема каскаду попереднього підсилення з СЕ

нижня межа частот- fн= 50 Гц;

допустиме значення коефіцієнта викривлень в області нижчих частот – Мн= 1, 6

Як і для попереднього розрахунку, вважаємо, що ПНЧ працює у стаціонарних умовах. Необхідно визначити:

тип транзистора (уточнити правильність попереднього вибору) ;

режими роботи транзистора;

опори резисторів дільника R1, R2;

опір резистора колекторного навантаження RK;

опір резистора в ланцюгу емітера RE;

ємність розділяючого конденсатора С2;

ємність конденсатора в ланцюгу емітера СЕ;

гарантовані значення коефіцієнтів підсилення каскаду за струмом К1, напругою Кu, та потужністю КР.

При побудові схеми каскаду будемо використовувати елементи з допустимим відхиленням від номінальної величини ± 5% (виходячи з цього, в результатах розрахунку можна залишати не більше трьох значущих цифр).

 

 

1. Перевіримо правильність попереднього вибору транзистора.

Для нормального режиму роботи транзистора:

1) допустима напруга між колектором та емітером повинна перевищувати напругу джерела живлення

UKmax> EK (1)

35 В > 15 В

2) величина допустимого струму колектора повинна перевищувати максимальне значення струму у колекторному колі транзистора

IКmах>ІК0 + ІКm, (2)

де ІK0 – струм спокою у колі колектора;

ІКm – амппітуда змінної складової струму у колі колектора;

Ikm = Uвих. m/ Rн≈;

де Rн≈ = Rk * Rвх/ (Rk + Rвх) ; – еквівалентний опір навантаження каскаду за змінним струмом. При цьому RKE навантаженням за постійним струмом. Виходячи з того, що даний каскад є підсилювачем потужності, для забезпечення максимальної передачі потужності задаємо:

Rk = Rвх; (3)

Rн≈ = 4*4/ (4+4) = 2Ом;

lKm=Uвux. m/ Rн≈; Ikm = 0, 1/2 = 0, 05 A;

Для забезпечення економічності каскаду за мінімальних нелінійних викривлень обирають

Ik0 = (0, 05÷0, 1) Ikm = 0, 075*0, 05 =0, 00375 A;

Ik max > Ik0 + Ikm (2)

0, 00375 + 0, 05 = 0, 05375 A;

100 мА > 54мА;

На підставі (1) та (2) необхідно вибрати транзистор. За результатами попереднього розрахунку було обрано у якості підсилюючого елемента транзистор типу КТ315Г. За даними табл. знаходимо, що заданим вимогам відповідає транзистор КТ315Г, у якого UKmax = 35 В, ІКmах = 100 мА, h21E=50, РКmах = =150 мВт.

2. Знаходимо напругу між колектором та емітером транзистора у режимі спокою:

Uke0 = Uвих m + Uocm,

де Uocm – напруга