Расчет усилителя низкой частоты

Введение

Интегральные схемы делятся  на цифровые и аналоговые. Аналоговые схемы оперируют сигналами, представленными  в аналоговой форме. Простейшими  являются усилительные ячейки, усиливающие  сигнал по мощности при сохранении формы сигнала. Сюда же относятся  многокаскадные усилители, операционные усилители, преобразователи частоты, стабилизаторы и т.д.

В аналоговых схемах используется линейный участок передаточной характеристики, зависящий от выходного напряжения.

Для биполярных схем транзистор на этом участке работает в активном режиме.

В зависимости от полосы частот обрабатываемого  сигнала, усилители подразделяются на широкополосные и узкополосные.

По мощности усилители делятся  на маломощные и мощные усилители. Маломощные – мощность, отдаваемая в нагрузку, значительно меньше мощности, потребляемой усилителем. Мощные усилители -  эти  мощности сравнимы.

Имеется 2 вида усилителей низкой частоты  с мощным выходным каскадом: трансформаторные и безтрансформаторные.

При проектировании трансформаторных каскадов усиление мощности обеспечивается согласно с их нагрузкой и каскадом предварительно усиления.  Что позволяет  наиболее полно реализовать усилительные способности транзистора, максимально  использовать его по допустимой мощности рассеяния при максимальном коэффициенте полезного действия вне зависимости  от величины источника питания. В  схемном отношении трансформаторные каскады проще, их наладка менее  трудоемка.

Безтрансформаторные усилители имеют  меньшие габариты и у них можно  получить более качественные показатели при использовании транзисторов одинакового типа и одинаковой величины выходной мощности. Однако кпд безтрансформаторных  каскадов ниже и имеют максимальное значение только при определенном напряжении источника питания. При одинаковом усилении количество транзисторов в  безтрансформаторном усилителе  всегда больше чем в трансформаторном. И наладка безтрансформаторного усилителя более трудоемкая.

Окончательный каскад, являясь основным потребителем мощности от источника  питания вносит наибольшую часть  нелинейных и частотных искажений. Если мощность нагрузки не превышает 20 мВт, то можно использовать однотактный  каскад. При мощности 20-70 выгодней применять  двухтактные каскады, работающие в  режиме АБ, а при большей мощности нагрузки – двухтактный каскад в  режиме работы Б.

 

                       

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

 

Основным требованием выбора статического режима усилительного каскада является правильный выбор положения рабочей  точки, который обеспечит передачу переменного сигнала с входа на выход с минимальными искажениями. Стабильность рабочей точки является одним из основных условий получения стабильных характеристик усилительного каскада, поэтому при проектировании усилителя применяют различные схемные решения, позволяющие снизить зависимость усилителя от колебания обратного тока коллекторного перехода транзистора.

Для передачи максимальной мощности нагрузки примем R_к = R_н .

Подбираем значение сопротивления  R_к по номиналу 300 Ом.

Исходя из напряжения питания и  тока коллектора выбираем нужный транзистор:

Р = 750 мВт

 

Выбираем транзистор КТ104Б

Транзистор кремниевый планарно-эпитоксиальный p-n-p. Предназначены для использования в схемах радиовещательных приёмников и в другой аппаратуре. Транзистор имеет следующие эксплуатационные параметры: Iк =50 мА, Ек = 12 В, Р=0,75 Вт, диапазон рабочих температур от -60 до +100 С.

 

Входные и выходные характеристики транзистора

 

 

Находим Iбп, по выходным и входным характеристикам.

мА

По входным  характеристикам определяем напряжение смещения на базе транзистора В

Производим  расчет оставшихся элементов схемы:

I_д =(2÷5)I_бп

I_д = 1,1 · 3 = 3,3 мА

 кОм,

R₁ выбираем равным 2,4 кОм.

кОм

R₂ выбираем 0,27 кОм.

Сопротивление в цепи эмиттера R_э обеспечивает обратную отрицательную связь (ООС) по постоянному току, оказывая стабилизирующее действие на работу каскада.

мА

В

кОм,

Выбираем  R_э = 120 Ом.

Реактивное  сопротивление емкости должен быть примерно равно 0,1 · R_э .

Хс=0,1 Rэ=12 Ом

 мкФ

Выбираем  С_э =0,3 мкФ.

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по напряжению