Расчет усилителя мощности

4. Расчет усилителя мощности

4.1 Расчет выходного каскада

Принципиальная схема усилителя мощности представлена на листе 2 графической части

Начальные данные:

выходная мощность Р_ВЫХ=1 ВА;

ток нагрузки IН=1 А;

входное напряжение U_ВХ=0,1 В;

диапазон частот f_Н=50 Гц f_В= 500 Гц;

напряжение питания U_П=±12 В.

R_Н = U_ВЫХ /I_ВЫХ ; (4.1)

где U_ВЫХ –выходное напряжение

U_ВЫХ = Р_ВЫХ / I_Н = 1/1 =1 (В) (4.2)

R_Н = 1/1=1 (Ом)

Разделительный конденсатор С4 был пасчитан из условия нижней граничной частоты f_Н=50 Гц

С4=1/(2*p* f_Н * R_Н*Ö(М_Н-1) ) (4.3)

Где М_Н – коэффициент искажений вносимый данным конденсатором в схему, для усиления мощности. Примем М_Н=1,3. Тогда, произведя расчет, получим: С4=3832 (мкФ)

Примем С4: К50-6 4000 мкФ´ 15 В

Максимальное значение напряжения колектор-эммитер на транзисторах:

U_{КЭ max}= Е_ПИТ=12 (В)

Максимальный ток коллектора транзисторов определим по формуле

I_{К max} = U_ВЫХ / R_Н =1/1 = 1 (А) (4.4)

По последним двум параметрам выбрали транзисторы комплиментарной пары:

VT1- КТ815А (п-р-п)

VT- КТ814А (р-п-р)

Их параметры идентичны и равны:

I_{К max}= 3 (А)

b_min = 100

U_{КЭ max} = 30 (В)

U_БЭ = 0,6 (В)

Напряжение покоя на эмиттерах транзисторов равно:

U_O = 0.5*Е_ПИТ = 0,5*12=6 (В) (4.5)

Амплитуда базового тока:

I_{Б max} = I_{К max} / b_min =1/100 = 10 (тА) (4.6)

Базовый ток был выбран по входной ВАХ транзисторов [5] по началу линейного участка характеристики.

I_Бо = 10^-3 (А) U_Бэо = 0,7 (В)

Далее был расчитан ток покоя коллектора по формуле:

I_Ко­ = I_Бо* b_min =10^-3 * 100 = 0,1 (А) (4.7)

По [6] были выбраны диоды VD1 и VD2 с прямым падением напряжения U_VD=0.7 (В) и прямым током равным:

I_VD = 1.2* I_{Б max} = 1.2*10^-2 = 12 (тА) (4.8)

Этим параметрам соответствуют диоды КД522А

Ток через резистор R5 рассчитан из условия

I_R5 = I_Бо + I_VD = 12*10^-3 + 10^-3 = 13*10^-3 (А) (4.9)

Напряжение на резисторе R5 :

U_R5 = E_ПИТ – U_O – U_Бэо = 12-6-0,7=5,3 (В) (4.10)

Сопротивление резистора R5 равно:

R5 = U_R5 / I_R5 = 5.3/13*10^-3 = 387 Ом (4.11)

Мощность выделяемая на резисторе R5:

P_R5 = I_R5² R5 =(13*10^-3)²*387 =0.165 (Вт) (4.12)

Исходя из идентичности плеч каскада приняли сопротивление R6=R5 и выбрали

R5=R6: МЛТ-0,25 390 Ом

Входное сопротивление каскада:

R_ВХ = R5/2 ll (R_H*b_min ) = 66 (Ом) (4.13)

Амплитуда входного тока:

I_ВХmax= I_БМ + I_R5 = 10^-2+13*10^-3 =23*10^-3 (А) (4.14)

Амплитуда входного напряжения каскада

U_ВХmax = I_ВХ * R_ВХ + U_ВЫХ = 23*10^-3*66+1=2,083 (В) (4.15)

Коэффициент усиления выходного каскада по напряжению

K_U = U_ВЫХ / U_Вхmax = 1 / 2,083 = 0,48 (4.16)

Емкость конденсатора С3 :

С3=1/(2*p* f_Н * R_ВХ*Ö(М_Н-1) ) (4.17)

М_Н=1,04 – коэффициент вносимых искажений для предварительного усилителя

С3=168*10^-6 Ф

Выбираем С3: К50-16 200 мкФ ´ 15 В

	Схема выходного каскада усилителя мощности

	Рис 3.1