Розрахунок безтрансформаторного квазікомплементарного підсилювача потужності на складових транзисторах

Для розрахунку схеми задано: Р_н – потужність на навантаженні; R_н – опір навантаження, R_г – опір джерела вхідного сигналу; f_н – значення нижньої робочої частоти; f_в – значення верхньої робочої частоти; М_н[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті; М_в[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті; Т_{ос.мін ,}, Т_{ос.макс} – мінімальна і максимальна температура оточуючого середовища.

 

 

 

 

Рис.4.2.4. Схема безтрансформаторного квазікомплементарного підсилювача потужності на складових транзисторах

 

Визначимо напругу джерела живлення підсилювача

– напруга насичення вихідного транзистора, переважно для потужних транзисторів (1 – 2) В.

Приймаємо напругу живлення каскаду .

Максимальний струм колектора вихідних транзисторів:

 

 

Максимальне амплітудне значення напруги на навантажені

Максимальна потужність, яка розсіюється на колекторі вихідного транзистора

 

 

Гранична частота підсилення вихідних транзисторів в схемі зі спільним емітером

 

 

Вибираємо типи вихідних транзисторів і , які мають такі електричні параметрами:

Розраховуємо значення резисторів R₃ і R₄

 

 

Визначаємо значення опору в колі емітера транзистора VT₂ для змінного струму

 

 

Розраховуємо амплітудне значення струму колектора, яке повинен забезпечити транзистор VT₂

 

 

Визначаємо максимальне амплітудне значення вихідної напруги цього транзистора

 

 

Потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора VT₂

 

 

Вибираємо типи транзисторів VT₁, VT₂ і VT₃, які мають такі електричні параметри:

Розраховуємо струм бази транзистора VT₂

 

Визначаємо амплітудне значення напруги на вході транзистора VT₂

 

Розраховуємо значення опору резистора

 

 

Знаходимо значення струму колектора транзистора VT₁ в режимі спокою

 

Розраховуємо значення вхідного опору першого каскаду

 

 

де – емітерний опір транзистора VT₁, приймаємо .

Еквівалентний опір навантаження каскаду на VT₁

 

Визначаємо коефіцієнт підсилення за напругою першого каскаду на транзисторі VT₁

 

Визначаємо коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за напругою на транзисторах VT₂-VT₅, який зібраний за схемою квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах

 

 

де і − амплітудні значення напруг база-емітер транзисторів VT₂ і VT₄ відповідно, які відповідають змінам їх базових струмів при номінальному значенні вихідної потужності.

Визначаємо сумарний коефіцієнт підсилення за напругою всього підсилювача

 

 

Розраховуємо коло зміщення транзистора VT₁. Для цього спочатку знаходимо струм бази транзистора VT₁ в режимі спокою

 

 

Приймаємо струм подільника напруги на резисторах R₁ і R₂ з наступної умови

 

 

Розраховуємо значення резисторів подільника напруги

 

 

 

 

Еквівалентний опір базового подільника напруги

 

 

Еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням опору базового подільника напруги

 

Обчислимо значення опорів резисторів захисту і

 

 

Визначаємо вихідний опір підсилювача

 

 

Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між конденсаторами схеми , переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (М_н = 10^{0,05·Мн[дб]} ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів

 

 

 

 

 

Діоди VD₁, VD₂ і VD₃ призначені для забезпечення термокомпенсованого зміщення квазікомплементарного повторювача напруги на складових транзисторах. Постійна напруга зміщення такої схеми повторювача в режимі спокою повинна складати і формується за рахунок спадів напруг на діодах VD₁, VD₂ і VD₃, які ввімкнені в прямому напрямку. В якості діодів VD₁, VD₂ і VD₃ вибираємо діоди, які виготовлені з того ж матеріалу що і транзистори підсилювального каскаду, для яких при струмі І_0к1 = І_{д (1-3)} пряма напруга приблизно дорівнює напрузі зміщення .