Расчет узлов предварительного усилителя

2.2.  Расчет узлов предварительного усилителя

2.2.1.  Расчет мостового регулятора тембра

Схемы усилителей мощности, расчитанные выше, обладают достаточно высоким входным сопративлением, что позволяет включать мостовой регулятор тембра непосредственно на их входе.

Рис 2.3.

На рис 2.3 представлена схема мостового регулятора тембра.

Номиналы элементов полученные в данном пункте соответствуют обозначениям схемы приведенной на рис 2.3.

Исходные данные для расчета:

а) Определяем коэффициент коррекции в относительных единицах:

б) Определяем частоту раздела:

в) Проверяем выполнение условия неперекрытия зон регулирования

г) Определяем сопротивление при допустимой погрешности регулирования можно принять ;  

Из ряда Е12

д) Определяем номиналы резисторов регуляторов НЧ

е) Определяем сопротивление буферного резистора

Из ряда Е12

ж) Определяем номиналы емкостей

з) Определяем входное и выходное сопротивление РТ:

и) Определяем требование к выходному сопротивлению предыдущего каскада: при погрешности РТ на ВЧ  можно применять

к) Определяем положение движков и , соответственно линейной частотной характеристики:

л) Определим номинальный коэффициент передачи регулятора тембра

м) Определим номинальное входное напряжение РТ:

2.2.2.  Расчет каскадов предварительного усиления.

А) Расчет КПУ2

Схема каскада:

Рис 2.4.

На рис 2.4. представлена схема каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером.

Исходные данные для расчета:

Перейдем непосредственно к расчету.

1.  Определяем амплитуды напряжения и тока нагрузки:

2.  Задаемся током покоя:

2.  Задаем напряжение коллектор-эмиттер транзистора:

Возьмем

2.  Определяем напряжение питания каскада из условий:

Напряжение источника питания должно превышать  на величину падения напряжения на сопротивлении фильтра (примерно на 20-30%) и должно быть

5. Определяем сопротивления в цепи эмиттера:

Учтем

6. Определяем сопротивление R3:

Из ряда Е12

7. Определяем амплитуду тока коллектора:

2.  Определяем мощность рассеиваемую на коллекторе:

9.  Выбираем транзистор по критериям:

Выбираем транзистор 315Б

Для проведения последующих расчетов из параметров выбранного транзистора определяем:

2.  Рассчитываем базовую цепь:

а) задаем ток делителя:

Зададим ток делителя:  

б) определим R1:

Из ряда Е12

в) определяем R2:

Из ряда Е12

  11. Задаемся допустимым коэффициентом гармоник каскада:

Отсюда находим R4 и R5:

Из ряда Е12

Из ряда Е12

12. Определяем коэффициент усиления:

13. Определяем входное сопротивление каскада:

где

14. Определяем номинальное входное напряжение:

15. емкость конденсатора C2 рассчитывается по следующему выражению:

где

в последней формуле

16. Сопротивление  определяется исходя из падания напряжения на нем и тока, равного сумме токов делителя в цепи базы и эмиттера.

Из ряда Е12 =4.7(кОм).

17. Для определения емкости конденсатора  можно использовать следующую формулу:

Из ряда Е24

18. Рассчитаем С3, которое является разделительной емкостью:

Из ряда Е24

Примечание: номиналы рассчитанных элементов данного пункта соответствуют схеме представленной на рис 2.4.

Результаты расчета КПУ2

VT1 тип    

КТ315Б n-p-n 50-350 0.1 0.15 20 250

Б) Расчет КПУ1.

Схема каскада:

Рис 2.5.

На рис 2.5. представлена схема каскада предварительного усиления на полевом транзисторе по схеме общий исток .

В данном пункте номиналы полученных элементов будут соответствовать схеме приведенной на рис 2.5.

Резисторный каскад на полевом транзисторе в отличие от аналогичного каскада на биполярном транзисторе обладает высоким входным сопротивлением. Это качество позволяет использовать его в сечениях усилителя, где желательны высокоомные нагрузки, тоесть в нашем случае.

1.Выберем транзистор КП303Г

2.Выбираем рабочую точку на линейном участке характеристики  с координатами

3.Определяем напряжение на стоке транзистора:

4.Рассчитывается сопротивление нагрузки по постоянному току :

Из ряда Е12

5.Для полевого транзистора в рабочей точке с координатами

определяется крутизна по характеристике  

и по характеристике  внутреннее сопротивление транзистора:

6.Рассчитывается сопротивление нагрузки:

7. Находится коэффициент усиления:

8.Определяется входная динамическая емкость:

где  справочные величины.

9.  Определяется сопротивление в цепи истока:

10.  Задаемся сопротивлением в цепи затвора в пределах (0.1..1)МОм.

11.Определяется частота верхнего среза выходной цепи:

где  емкость монтажа.

12.  Определяем разделительную емкость в выходной цепи:

где

Из ряда Е24

13.Рассчитаем входную разделительную емкость

Из ряда Е24

14.Определяем емкость шунтирующую сопротивление в цепи истока:

где

Из ряда Е24

15. Рассчитаем выходное сопротивление каскада:

Дополнительный расчет:

Зная выходное сопротивление КПУ1 можем рассчитать емкость , находящуюся в КПУ2, по формуле:

Из ряда Е24

2.2.3.  Расчет регулятора громкости.

Теперь когда известны входные и выходные сопротивления всех каскадов, рассчитывается регулятор громкости. Регулятор усиления ставиться обычно после первого или второго каскадов предварительного усиления.

Регулятор усиления представляет собой обычный переменный резистор, сопротивление которого рассчитывается по формуле:

Результаты расчета КПУ1

VT  тип    

КП303Г n-канал  200 20 3 1.2 1.66 5

3.  Поверочный расчет на ЭВМ основных характеристик усилителя (АЧХ)

Заключение.

В ходе проделанной работы разработан четырехкаскадный усилитель звуковой частоты для стационарной аппаратуры второй группы сложности. Был проведен анализ АЧХ на ПЭВМ, данный усилитель (его два звена) был смоделирован при помощи программы “MCAP 2”. При анализе АЧХ видно, что рассчитанный усилитель удовлетворяет требованиям Т.З. Погрешности возникают из-за того, что рассчитанные элементы берутся из стандартного ряда и из-за того, что выходное сопротивление КПУ2 не совсем удовлетворяет требованию предъявляемому к нему.

Список литературных источников

1.  В. Т. Крушев, Э. Г. Попов, Н. И. Шатило Методическое пособие по проведению курсового проектирования по курсу аналоговые электронные устройства. – Мн. : БГУИР, 1997г.

2.  Г. В. Войшвилло Усилительные устройства. – М. : Радио и связь, 1975г.

3.  В. И. Галкин, А. Л. Булычев, П. М. Лямин Справочник. Полупроводниковые приборы. Транзисторы широкого применения. – Мн. : Беларусь 1995г.

4.  В. М. Петухов Справочник. Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. – М. : КУбК-а 1996г.

5.  В. Е. Сапаров, Н. А. Максимов Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике. – М. : Радио и связь. 1985г.