Підготовка до виконання роботи

· Закріпити теоретичні знання про транзисторні підсилювачі низької частоти.

· Ознайомитись із завданням для виконання роботи.

 

Основні теоретичні відомості

Розрахунок підсилювача низької частоти на транзисторах проводиться у два етапи. Спочатку роблять попередній (ескізний) розрахунок, а потім остаточний. Основним технічним показником ПНЧ для підсилювачів на транзисторах є коефіцієнт підсилення за потужністю К_Р,що є відношенням потужності сигналу на виході підсилювача (або окремого каскаду) до потужності сигналу на його вході,

Коефіцієнт підсилення за потужністю у децибелах

В основу попереднього розрахунку можна покласти підсилення потужності, що здійснюється в кожному каскаді схеми. За заданими величинами вихідної потужності й параметрами джерела вхідного сигналу визначається загальний коефіцієнт підсилення за потужністю усієї схеми підсилювача. Коефіцієнт підсилення потужності вихідного каскаду залежно від типу транзисторів і способу їх увімкнення лежить у межах від 10 до З0 дб. Коефіцієнт підсилення потужності кожного з каскадів попереднього підсилення звичайно не перевищує 15—25 дб.

Користуючись цими орієнтовними даними, можна визначити приблизну кількість каскадів і скласти структурну схему підсилювача, а потім приступити до остаточного розрахунку елементів схеми і режиму роботи окремих каскадів.

 

Завдання до роботи

Розрахувати транзисторний підсилювач низької частоти за такими даними:

1) вихідна потужність Р_вих = 1 вт;

2) амплітуда вхідної напруги U_mах = 0,3 в (при номінальному опорі навантаження R_дж. _ном = 0,5 Мом);

3) опір навантаження на виході підсилювача R_H = 6 ом;

4) діапазон частот ƒ_н —ƒ_в = 100 —7000 гц;

5) допустимі частотні спотворення М_{н. доп} = М_{в. доп} — 3 дб;

6) допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень К_сп — 6%;

7) діапазон змін навколишньої температури Т_мін — Т_макс= + 10 ÷ + 30° С

Порядок виконання роботи

В підсилювачі слід передбачити плавне регулювання підсилення і регулювання частотної характеристики (із зниженням підсилення в області верхніх частот).

Складаючи структурну схему підсилювача,потрібно визначити величину потужності Р_дж, яку може віддати джерело сигналу у вхідне коло підсилювача при умові узгодження вхідного опору першого підсилювального каскаду R_вх1 з номінальним навантажувальним опором джерела сигналу R_дж._ном.

Приймаючи R_вх1 ≈ R_{дж. ном} = 0,5 Мом, визначимо

(1)

Знаходимо загальний коефіцієнт підсилення потужності

(2)

де η_тр — к. к. д. вихідного трансформатора.

Для визначення η_тр можна скористатися табл. 1:

 

Приймаючи η_тp = 0,8, дістанемо

Враховуючи, що потужність на виході підсилювача незначна (1 вт), а допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень досить ве­ликий (К_сп = 6%), виберемо однотактну схему вихідного каскаду, що працює в режимі А, з увімкненням транзистора за схемою із спільним емітером (рис. 1):

Знайдемо потужність, яку має віддавати транзистор вихідного каскаду підсилювача:

(3)

Приймаючи к. к. д. вихідного каскаду в режимі А близько η_{вих. каск} = 0,45, знайдемо потужність, що споживається колекторним колом транзистора від джерела живлення,

(4)

Це значення дає змогу вибрати транзистор, що має допустиму потужність розсіювання на колекторі, більшу від величини Р_к, знайденої за формулою (4),

(5)

З довідника вибираємо транзистор типу П201, який при наявності додаткового тепловідводу має максимальну допустиму потужність розсіювання на колекторі

Визначаємо орієнтовну кількість каскадів підсилювача m. Для попередніх каскадів вибираємо резистивну схему (рис. 2).

При цьому можна вважати, що кожний каскад підсилювача при ввімкненні транзистора за схемою із спільним емітером може забезпечити підсилення потужності приблизно на 20 дб.

Враховуючи, що номінальний опір навантаження джерела вхідного сигналу великий (R_дж. _ном == 0,5 Мом), доцільно в першому каскаді підсилювача застосувати складений транзистор за схемою із спільним колектором (емітерний повторювач, рис.3):

 

При такому ввімкненні коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю можна прийняти таким, що дорівнює К_р1дб = 20 дб.

Отже, загальна кількість каскадів підсилювача має бути не меншою, ніж

У каскадах попереднього підсилення ПНЧ використовують переважно малопотужні транзистори. При цьому у всіх каскадах можна застосувати однотипні транзистори.

Для нашого прикладу вибираємо транзистори типу МП4Щ з параметрами: коефіцієнт підсилення за струмом β = 20, максимально допустима напруга колектор — емітер U_{к. є. макс. доп} = 15 в, максимально допустимий струм колектора І_к. _{макс. доп} = 20 ма, максимально допустима потужність розсіювання на колекторі Р_к. _{макс доп} = 0,15 вт. Розподіляємо частотні й нелінійнії спотворення між каскадами підсилювача.

У транзисторних підсилювачах низької частоти частотні спотворення на вищій частоті діапазону звичайно не розподіляють; між каскадами, бо в основному ці спотворення визначаються частотними властивостями транзисторів і схемою їх увімкнення.

 

Для схеми із спільним емітером

М_в = (6)

де p = ;

ƒ_в — вища частота діапазону;

ƒ_a —гранична частота транзистора для схеми з спільною базою (вказується у довіднику);

β — коефіцієнт підсилення за струмом транзистора в схемі із спільним емітером.

Для транзисторів МП40 знаходимо з довідника ƒ_а = 1 Мгц і обчислюємо,

З формули (6) для кожного каскаду на транзисторі МП40 (при р=20) дістанемо

Для транзистора П201 знаходимо з довідника β = 20, f_a = 0,1 Мгц і визначаємо

Отже, для вихідного каскаду

Через те, що М_в._{вих.каск} = 1,73 > М_{в. доп} = 1,4, для роботи в схемі вихідного каскаду низькочастотний транзистор П201 не придатний. Замість нього можна використати транзистор типу П202, який, як і транзистор П201, допускає потужність розсіювання на колекторі Р_к. _{макс, доп} = 10 вm, але має більш високу граничну частоту ƒ_a = 0,2 Мгц. Отже,

Приймаючи для транзистора П202 β = 20, дістанемо

Загальний коефіцієнт частотних спотворень на вищих частотах

що допустимо, оскільки

Частотні спотворення на низьких частотах слід розподілити між каскадами підсилювача, керуючись такими міркуваннями. Найбільші частотні спотворення, як правило, вносяться трансформаторами. Тому для каскадів, які мають трансформатори, слід задати коефіцієнт частотних спотворень близько 1—1,5 дб (1,12— 1,19).

Частотні спотворення у схемі, що виникають через наявність конденсаторів, можна розподілити так: на кожний розділовий конденсатор — близько 0,2 дб (1,023), на кожний блокувальний конденсатор — близько 0,4 дб (1,047).

Для перших трьох каскадів підсилювача задаємося М_н1 = М_н2 = М_нз = 0,6 56(1,072), а для вихідного каскаду М_н._{вих.каск} = 1,2 56 (1,15). Отже,

Задані нелінійні спотворення звичайно не розподіляють між каскадами підсилювача, а все значення коефіцієнта нелінійних спотворень К_г відводять на вихідний каскад підсилювача, оскільки пін працює при найбільшій амплітуді сигналу. Тому для вихідного каскаду приймаємо К_сп= 6%.

Враховуючи досить високий рівень вхідного сигналу (U_mвх = - 0,3 в), регулювати підсилення доцільно з допомогою потенціометричного подільника напруги безпосередньо на вході підсилювача.

Структурну схему підсилювача показано на рис. 4.

 

ОСТАТОЧНИЙ РОЗРАХУНОК

А. Розрахунок однотактного вихідного каскаду в режимі А

Для детального розрахунку підсилювача потужності використо­вуємо вихідні дані, одержані в результаті попереднього розрахунку: 1) вихідна потужність підсилювача Р_вих = 1 вm; 2) діапазон частот ƒ_н — ƒ_в = 100 — 7000 гц; 3) опір навантаження R_H = 6 ом; 4) коефіцієнт частотних спотворень на нижчих частотах М_н._{вих. каск} =1,2 дб; 5) коефіцієнт нелінійних спотворень К_сп = 6%; 6) діапазон змін навколишньої температури Т_мін ÷ Т_макс = + 10^° С і +30° С.

Тип транзистора — П202 з параметрами (довідник): β_мін = 20;

U_к. _{е. макс. доп} = 30 в; І_к. _{макс. доп} =2а; Р_к, _{макс, доп} — 10вт (при температурі 20°С з додатковим тепловідведенням); І_ко<О,4 ма.

Крім цих даних, для транзистора П202 знаходимо у довіднику максимальну температуру колекторного переходу в умовах експлуатації Т_{п. макс} = + 70° С і величину теплового опору транзистора (між колекторним переходом і корпусом транзистора) R_т = 3,5° C/вm.

ПОРЯДОК РОЗРАХУНКУ

Визначаємо напругу джерела живлення кола колектора за формулою

(7)

(індекс 4 вказує на те, що розраховані параметри стосуються четвертого каскаду підсилювача).

Задаємося спадом напруги на опорі первинної обмотки вихідного трансформатора

(8)

Задаємося спадом напруги на опорі емітерної стабілізації (рис. 1)

. (9)

Знаходимо напругу на колекторі в режимі спокою

(10)

Визначаємо колекторний струм спокою

(11)

Знаходимо опір навантаження колекторного кола змінному сруму

(12)

У сім'ї вихідних статичних характеристик транзистора П202, увімкненого за схемою із спільним емітером (рис.5), будуємо навантажувальну пряму:

 

Для цього вибираємо робочу точку Р з координатами U_к. _e. _Р4 = 10,92 в і I_кр4 = 0,256 а і на горизонтальній осі знаходимо точку Б, що відповідає напрузі U_к.е.р4 +І_к.р4 · R_к.4 = 10,92 + 0,256. 48 = 23,22 в. Навантажувальну пряму проводимо через точки Р і Б.

У точках перетину навантажувальної прямої з крайніми статичними характеристиками транзистора (точки А і В на рис.5) і визначаємо мінімальне і максимальне значення струму і напруги колектора

Крім того, визначаємо максимальний струм бази І_б4макс = 10 ма, при якому струм колектора досягає значення І_К4Макс (точка А), струм бази, що відповідає робочій точці І_{б. Р} = 5 ма, і мінімальний струм бази І_б. _мін = 0,2 ма, що відповідає струму І_к4мін (точка В)

Знаходимо потужність від каскаду в обраному режимі

(13)

Таку потужність можна вважати задовільною, бо

Розглянемо вхідну статичну характеристику транзистора (рис. 6).

Більшість статичних характеристик транзистора, які знято при різних напругах U_K,_e, практично збігаються одна з oдною (за винятком характеристики, знятої при U_K. _е = 0). Тому звичайно в довідниках наводяться тільки дві статичні вхідні характеристики, з яких одна відповідає U_K. _е = 0, а друга — деякому значенню U_K. _е, що відрізняється від 0 (наприклад, для транзистори П202 ця напруга дорівнює U_K. _е = —5e).

Переносимо точки А, Р і В, що відповідають перетину навантажувальної прямої із статичними вихідними характеристиками при І_б4макс = 10 ма, І_б4Р = 5 ма і І_б4мін = 0,2 ма (рис.5), на вхідну статичну характеристику, зняту при U_K. _е = — 5в (точки А¹, Р¹ і В¹ на рис.5). Відмічаємо величини І_б4макс = 10 ма, І_б4мін = 0,2 ма, U_{б. е. р4} = 0,35 в, U_{б. е4мін} = 0,2 в, U_б. _е4макс == 0,45 в

Знаходимо амплітуди змінної напруги на базі і змінного струму бази за формулами

(14)

(15)

Визначаємо вхідну потужність, потрібну для збудження каскаду, тобто потужність, яку має розвивати передкінцевий каскад Приймаючи U_{б. ет4} = U_mBX4 і І_бті = І_твх4 (де U_mBx4 і І_твХ4 — амплітуди змінних складових вхідної напруги і вхідного струму, як: повинен забезпечити попередній каскад), дістанемо

(16)

Слід зазначити, що наведені в довідниках вхідні й вихідні характеристики звичайно не відповідають транзистору, що має мінімальне значення β. Тому знайдене вище значення амплітуди вхідного струму І _тх4 відповідає типовому транзистору. Амплітуді змінної складової вхідного струму І_{твх4макс}, яку має забезпечити попередній каскад при застосуванні найгіршого транзистора,

(17)

Розраховуємо вхідний опір типового транзиотора змінному струма за період сигналу («середній» вхідний опір R_вх4сР):

(18)

Знаходимо коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю

(19)

Визначаємо коефіцієнт нелінійних спотворень сигналу. Нелінійні спотворення сигналу у вихідному каскаді оцінюються з допомогою крізної динамічної характеристики, яка є залежністю струму колектора І_к від е.р.с. Е_г еквівалентного генератора вхідного сигналу.

1. Для побудови крізної динамічної характеристики треба задатися внутрішнім опором еквівалентного генератора вхід­ного сигналу

(20)

Для нашого прикладу приймаємо

1. Визначити для кількох точок навантажувальної прямої значення струму І_к. Так, для точок А, Р і В (рис. 5) струм І_к відповідно дорівнює:

1. На графіку вхідної характеристики відмітити кілька точок, що відповідають вибраним точкам навантажувальної прямої, і визачити для них величини І_б і U_б. _e

У нашому випадку для точок А', Р' і В' (рис. 6)

1. Обчислити значення є. р. с еквівалентного генератора вхідного сигналу для різних значень U_б.e і І_б за формулою

(21)

Для вибраних точок дістанемо

Отже, струму І_кА = І_к. _макс = 0,48 а відповідає є. р. с. Е_гА'- = 1,95 в;

 

1. На підставі знайдених значень у прямокутній системі координат будуємо графік залежності І_к = φ(Е_г) (рис. 7).

 

Для того щоб підрахувати коефіцієнт нелінійних спотворень, треба поділити робочу ділянку по горизонтальній осі (між точками М і К на рис. 7) на чотири однакові частини і для п'яти точок, що охоплюють ці частини, визначити відповідні значення струмів:

Тоді амплітуду першої гармоніки струму визначають за формулою

(22)

Амплітуда другої гармоніки струму

 

(23)

Амплітуда третьої гармоніки

(24)

Коефіцієнт нелінійних спотворень визначають за формулою

(25)

Отже,

(26)

 

тобто визначена величина коефіцієнта нелінійних спотворень не перевищує заданої і, отже, у вихідному каскаді негативний зворотний зв'язок можна не застосовувати.

Визначаємо потрібну поверхню охолодження радіатора, що.

Забезпечує температуру колекторного р — n – переходу Т_п.макс = 70° С,

(27)

 

Обчислюємо елементи ланцюжка термостабілізації R_e4С_е4 (рис.1).

Відповідно до виразу (9) спад напруги на опорі R_e4 ΔU_e4 = 1,23 в. При цьому через опір R_e4 проходить струм

Отже,

(28)

З довідника вибираємо резистор R_e4 = 4,7 ом. Потужність, що розсіюється на цьому резисторі

Вибираємо резистор типу УЛИ-0,1.

Ємність конденсатора С_е4 визначається за формулою

(29)

Конденсатор такої великої ємності навіть при незначній робочій напрузі (ΔU_e4 — 1,23 в) має великі розміри, внаслідок чого зростають габарити, маса і вартість підсилювача.

Тому доцільно конденсатор С_е4 вилучити з схеми, хоча при цьому виникає негативний зворотний зв'язок, який призводить до деякого зменшення коефіцієнта підсилення каскаду.

Відповідно до виразу (19) коефіцієнт підсилення вихідного каскаду за потужністю К_Р4РозР = 35 дб набагато перевищує передбачений попереднім розрахунком коефіцієнт підсилення К_р = 20 дб. Тому поява в схемі негативного зворотного зв'язку допустима і конденсатор С_е4 непотрібний.

Визначаємо елементи подільника напруги в колі бази R^'_б4 і R ״ _б4 (рис. 1). Струм у колі подільника вибираємо з умови

(30)

Приймаємо

Визначаємо R^'_б4 і R ״ _б4 за формулами (31) і (32):

При цьому треба, щоб

(33)

інакше вхідний опір каскаду значно зменшиться. Для нашого прикладу умова (33) виконується, оскільки

З довідника вибираємо резистори з опорами R^'_б4 = 820 ом;

R ״ _б4 = 160 ом.

Потужність, що розсіюється на резисторах R^'_б4 і R ״ _б4

Вибираємо резистори R^'_б4 і R ״ _б4 типу ОМДТ-0,125.

Визначаємо коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора

(34)

Знаходимо активні опори первинної і вторинної обмоток вихідного трансформатора (35) і (36):

Визначаємо індуктивність первинної обмотки вихідного трансформатора з врахуванням допустимих частотних спотворень на нижчих частотах:

(37)

Індуктивність розсіювання L_p вихідного трансформатора для транзисторного вихідного каскаду звичайно не обчислюють, оскільки вона на вищих частотах практично не дає спотворень.

Знаходимо к. к. д. каскаду

Б. Розрахунок каскадів попереднього підсилення

Розрахунок передкінцевого (третього) каскаду. Для детального розрахунку передкінцевого каскаду використовують вихідні дані попереднього розрахунку підсилювача і остаточного розрахунку наступного (вихідного) каскаду, а саме

1) нижча частота діапазону ƒ_н = 100 гц;

2) допустиме значення коефіцієнта частотних спотворень в області нижчих частот М_н3 = 1,072;

3) максимальна амплітуда змінної складової струму на вході наступного каскаду І_{твхімшс} = 11,75 ма;

4) вхідний опір наступного каскаду R_вх4ср = 25,5 ом;

5) напруга живлення Е_кз = Е_к4 = 13,5 в;

6) елементи подільника напруги в колі бази наступного каскаду R^'_б4 = 820 R ״ _б4 = 160 ом;

7) транзистор типу МП40 з параметрами: β = 20; U_{к. е. мате. доп} = 15 в; І_{к. макс. доп} = 20 ма; Р_{к. шкс. доп} = 0,15 вт.

ПОРЯДОК РОЗРАХУНКУ

Перевіряємо правильність попереднього вибору транзистора. Для нормального режиму роботи транзистора треба, щоб допустима напруга між колектором і емітером вибраного транзистора пере­вищувала напругу джерела живлення

(39)

а величина допустимого струму колектора перевищувала вхідний струм наступного каскаду не менше ніж у 1,5—2 рази

(40)

де І_{твх. наст, макс} — амплітуда вхідного струму наступного каскаду.

Для вибраного транзистора типу МП40, що працює в третьому каскаді, умови (39) і (40) виконуються, бо

Отже, транзистор типу МП40 вибрано правильно. Визначаємо величину струму спокою у колі колектора за формулою

(41)

Для нашого прикладу

Знаходимо опір навантаження у колі колектора. При виборі величини опору R_K у колі колектора треба задовольнити дві суперечливі вимоги: з одного боку, бажано мати досить великий опір R_K, щоб дістати потрібне підсилення сигналу. З другого боку, зростання R_K при заданому значенні струму колектора призводить до того, що спад напруги на цьому опорі зростає, а напруга між колектором і емітером U_к._е зменшується до недопустимо малої величини (протягом тієї частини періоду підсилюваної напруги, коли колекторний струм зростає, напруга U_K,_e може знизитися до нуля і транзистор не підсилюватиме сигналу).

З урахуванням цих вимог розрахункова формула для визначення R_K має вигляд:

(42)

Для даного прикладу

Потужність, що розсіюється на резисторі R_к3

Вибираємо резистор R_к3 типу ОМЛТ-0,125.

Визначаємо опір R_е3.У колі термостабілізації за формулою

(43)

Отже,

З довідника вибираємо резистор типу ОМЛТ-0,125 з опором R_е3 = 160 ом.

Знаходимо ємність конденсатора С_ез

З довідника вибираємо електролітичний конденсатор типу К50-6 ємністю С_е3 = 100 мкф з робочою напругою 15 в

Знаходимо напругу між колектором і емітером транзистора в режимі спокою за формулою

(44)

Для даного каскаду

У сім'ї вихідних статичних характеристик транзистора МП40, увімкненого за схемою із спільним емітером (рис.8, а), відмічаємо положення робочої точки Р₃ з координатами

 

Знайденому положенню робочої точки відповідає струм бази І_{б. р3} = 0,7 ма. Визначене значення струму бази дає змогу знайти положення робочої точки Р^'₃ на вхідній статичній характеристиці транзистора МП40 (рис. 8, б), напругу спокою на ділянці база — емітер U_{б. є. рЗ} = 0,3 в і вхідний опір змінного струму R_вх3

Щоб визначити величину R_вх3, треба провести дотичну в точці гпокою Р^'_з і знайти відношення

(45)

Визначаємо елементи подільника напруги у колі бази R^'_б4 і R ״ _б4.Вибираємо струм подільника з умови

Визначаємо R^'_б3 і R ״ _б3 за фомулами

Задаючись ΔU_е3 ≈ 0,09Е_кз = 0,09 • 13,5 = 1,23 в, дістанемо:

Умова R ״ _б3(5 ÷ 10)R_вх3 виконується, оскільки

З довідника вибираємо резистори з опорами

Потужність, що розсіюється на резисторах R^'_б3 і R ״ _б3, незначна. Тому можна використати резистори ОМЛТ-0,125.

Знаходимо амплітудне значення струму на вході каскаду

Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою на середніх частотах за формулою

(46)

де R_BX — вхідний опір даного каскаду;

R_{екв. вих} — еквівалентний вихідний опір цього каскаду, що визначається за формулою

(47)

У формулі (47) величини R ^״ _бнаст і R_{вx. наст} стосуються наступного каскаду.

Для даного (третього) каскаду

Оскільки R_вхЗ = 86 ом, то

Знаходимо коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю

Отже, каскад забезпечує потрібне підсилення сигналу за потужністю.

Знаходимо ємність розділового конденсатора, що пов'язує даний каскад з наступним за формулою

(48)

 

 

Отже,

З довідника вибираємо електролітичний конденсатор типу К50-6 ємністю Срз = 100мкф з робочою напругою 15 в.

Розрахунок другого каскаду попереднього підсилення. Вихідні дані:

1) нижча частота діапазону ƒ_н == 100 гц.

2) допустиме значення коефіцієнта частотних спотворень на нижчих частотах М_н2 = 1,072;

3) амплітуда змінної складової струму на вході наступного (третього) каскаду І_{твх3макс} = 0,7 ма;

4) вхідний опір наступного каскаду R_вхз = 86 ом;

5) напруга живлення каскаду Е_К2 = 13,5 в;

6) елементи подільника напруги у колі бази наступного каскаду

7) транзистор типу МП40 з параметрами: β = 20, U_K. _е. _{макс. доп} =

= 15 в, І_{к. макс, доп} — 20 ма; RK макс. доп — 0,15 вт.

Порядок розрахунку. Розрахунок другого каскаду провадиться за тими самими формулами і в такій самій послідовності, що й розрахунок третього каскаду. Тому, не повторюючи всі етапи розрахунку, наведемо його результати.

Опір навантаження у колі колектора R_к2 = 5,6 ком (тип резистора —ОМЛТ-0,125).

Опір резистора R_e2 у колі термостабілізації R_e2 = 2,7 ком (тип резистора - ОМЛТ-0,125).

Ємність С_Є2=10мкф (тип конденсатора — К50-6 з робочою напругою 15 в).

Струм спокою у колі колектора І_кр2 = 1 ма.

Напруга між колектором і емітером транзистора в режимі спокою U_{к. e. p2} = 5,2 в.

Вхідний опір каскаду R_вх2 = 375 ом.

Струм у колі подільника І_под2 = 0,16 ма.

Напруга спокою ділянки база-емітер U_{б. e. р2} = 0,18 в.

Струм бази в робочій точці І_б. _р2 = 0,08 ма.

Елементи подільника напруги в колі бази:

Тип резисторів —ОМЛТ-0,125.

Амплітудне значення струму на вході каскаду І_{тВх2макс}=0,04ма.

Еквівалентний вихідний опір каскаду R_{екв. вих2} ≈ 80 ом.

Коефіцієнт підсилення каскаду за напругою К_иср2 = 4,5.

Коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю К_р2розР ≈ 19,5 дб (це значення коефіцієнта підсилення потужності є дещо меншим заданого — 20 дб, проте цілком задовільне, оскільки у третього і четвертого каскадів підсилювача коефіцієнти підсилення за по­тужністю значно перевищують задані величини).

Ємність розділового конденсатора С_Р2 = 20 мкф.

Тип конденсатора — К50 — 6 з робочою напругою 15 в.

Відповідно до завдання у другому каскаді підсилювача передбачено регулювання тембру, що знижує підсилення в області вищих частот діапазону.

Розрахунок такого регулятора тембру проводять за формулами (49) і (50):

де F₁ — частота, на якій регулятор починає знижувати підсилення (знижує підсилення на 1 дб), гц;

R_вх — вхідний опір каскаду, на вході якого ввімкнено регулятор, ом;

h — коефіцієнт що показує, у скільки разів слід зменшити підсилення на вищих частотах порівняно з підсиленням на середніх частотах. Приймаючи F₁ — 5000 гц і h = 2, матимемо:

З довідника вибираємо конденсатор типу МБМ ємністю 0,05 мкф з мінімальною робочою напругою.

Вибираємо змінний резистор типу СПО-0,15 з опором R_T = 300 ом.

Вибір елементів схеми першого каскаду попереднього підсилення (емітерного підсилювача). Типову схему емітерного повторювача, яку використовують у першому каскаді підсилення, наведено на рис. 234, б.

1. Вибираємо для роботи в схемі емітерного повторювача транзистори типу МП40.

2. Максимальне значення вхідного опору каскаду визначають за формулою

(51)

де r_к1 — опір колекторного переходу одного з транзисторів.

Для транзистора МП40 знаходимо з довідника г_к1 = 1,25 Мом. Отже,

що цілком задовільно для узгодження каскаду з джерелом вхідного сигналу.

3. Опір навантаження каскаду R_e знаходимо за формулою

(52)

де Е_к — напруга живлення каскаду;

U_{K. є. р.} — напруга між колектором і емітером транзистора Т₂ у режимі спокою;

I_е. _р — струм емітера складеного транзистора у режимі спокою.

При застосуванні емітерного повторювача як вхідного каскаду для підвищення вхідного опору і зниження рівня шумів напругу колектор — емітер U_{K. є. р.} вибирають не більше 2—3 в, а струм спокою емітера близько 0,5 ма. Тому для даного каскаду

Отже,

З довідника вибираємо резистор типу ОМЛТ-0,125 з опором 20 ком.

4. Щоб визначити опори R₁ і R₂, задаємося струмом, який проходить через подільник, утворений цими опорами,

Тоді

Величину опорів R₁ і R₂ можна знайти, користуючись співвідношенням

(53)

З урахуванням (22—53) матимемо: R₁ ≈ ЗО ком; R₂ ≈ 100 ком.

Внаслідок малої величини струму, що проходить через резистори R₁ і R₂, їх потужність розсіювання може бути мінімальною. Вибираємо з довідника резистори типу ОМЛТ-0,125 з опорами R₁ = 27 ком; R₂ = 100 ком.

5. Для того, щоб опір R_з не зменшував вхідний опір каскаду, його величина має бути приблизно 2—3 Мом. Вибираємо R₃=3 Mom.

Відповідно до заданих величин у підсилювачах треба передбачити плавне регулювання підсилення. Тому опір R₃ доцільно вибрати змінним. Остаточно вибираємо резистор R₃ типу СПО-1 з опором З Мом.

6. Визначаємо ємність розділового конденсатора, що зв'язує перший і другий каскади підсилювача,

(54)

 

де R_вих1 —вихідний опір емітерного повторювача.

Здебільшого вихідний опір емітерного повторювача значно менший від опору навантаження R_e і не перевищує 100—200 ом.

Приймаючи R_вих1 = 200 ом, дістанемо:

З довідника вибираємо електролітичний конденсатор типу К50 — 6 ємністю 10 мкф з робочою напругою 10 в.

7. Знаходимо ємність розділового конденсатора на вході підсилювача:

(55)

Приймаючи опір джерела вхідного сигналу R_дж = 500 ком, а частотні спотворення, що припадають на роздільний конденсатор С_р, М_н._ср = 1,023, дістанемо:

Самостійна робота

Розрахувати транзисторний підсилювач низької частоти за такими даними:

 

Варіант	Рвих,Вт	Umах,В	RH,Ом	ƒн —ƒв,Гц	Мн. доп = Мв. доп,Дб	Ксп, %	Тмін — Тмакс,° С
		0.1			2.9		+ 10 ÷ + 30
		0.2			2.8		+ 10 ÷ + 30
		0.3			2.7		+ 10 ÷ + 30
		0.4			2.6		+ 10 ÷ + 30
		0.5			2.5		+ 10 ÷ + 30
		0.5			3.1		+ 10 ÷ + 30
		0.4			3.2		+ 10 ÷ + 30
		0.3			3.3		+ 10 ÷ + 30
		0.2			3.4		+ 10 ÷ + 30
		0.1			3.5		+ 10 ÷ + 30

Зміст звіту

1. Мета роботи

2. Короткі теоретичні відомості

3. Вихідні дані для розрахунку транзисторного ПНЧ

4. Порядок розрахунку транзисторного ПНЧ

5. Висновки

 

Контрольні питання

1. Яке призначення підсилювачів?

2. Класифікація підсилювачів?

3. Як обчислюють коефіцієнт підсилення за потужністю?

4. Як проводять попередній розрахунок ПНЧ?

5. Як проводять остаточний розрахунок ПНЧ?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2