ВСТУП



В багатьох областях науки та техніки часто виникає необхідність підсилення електричних коливань (сигналів) різних видів зі збереженням їх форми. Пристрої, призначенні для таких цілей, називають підсилювачами.

Ціль данного курсового проекту розробка підсилювача потужності звукових частот.

В першому розділі розраховується число каскадів пісилювача та розподіляються частотні спотворення між каскадами.

В другому розділі виконується покаскадний розрахунок в напрямку від вихода до входу підсилювача, т.б. спочатку розглядається кінцевий каскад, потім – передкінцевий, драйверний і, накінець, каскади попереднього підсилення.

В третьому розділі розраховуються нелінійні спотворення для кожного з каскадів.

В четвертому розділі визначається необхідна глибина зворотнього зв’зку при необхідних запасах устойчивості.

В п’ятому, шостому, сьомому і восьмому розділах вибираються схеми пристроїв регулювання тембру та гучності, схема попереднього підсилювача і схема радіатора відповідно та розраховуються їх параметри.



ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК ПІДСИЛЮВАЧА



1.1 Визначення числа каскадів підсилювача



Визначимо напругу на виході підсилювача (діюча напруга):

(1.1.1)

Максимальна напруга (амплітудна):

(1.1.2)

Визначимо коефіцієнт передачі по напрузі:

, (1.1.3)

(1.1.4)

Щоб знайти напругу на виході для согласуючого за напругою ланцюга, необхідно виконати умови:

Rвх.3 HYPER14HYPER15=Rдж

(1.1.5)

,

(1.1.6)

Щоб визначити повний коефіцієнт передачі по напрузі, необхідно ураховувати коефіцієнт втрат, який скаладається з впливу зворотнього зв’язку, й дорівнює 40дБ та впливу вхідних ланцюгів, й дорівнює 6дБ :

(1.1.7)

Визначимо потужність, яку необхідно подати на вхід підсилювача:

(1.1.8)

Визначимо коефіцієнт передачі по потужності:

(1.1.9)

(1.1.10)

Знайдемо повний коефіцієнт передачі по потужності,при цьому врахуєм,що втрати на зворотній зв’язок і вхідні ланцюги в 2 рази меньше:

n.3 HYPER14HYPER15 (1.1.11)

Нехай схеми кінцевого та передкінцевого каскадів включені за схемою зі спільним колектором,тоді отримаємо:

, ,

де .



Отримаємо :

,

D Equation.3 HYPER14HYPER15 (1.1.12)



Для схеми з спільним емітером отримаємо:

(1.1.13)

(1.1.14)

(1.1.15)

(1.1.16)

Визначимо кількість каскадів підсилювача:

(1.1.17)

(1.1.18)

Вибираємо більше серед та і отримаємо, що загальне число каскадів буде 8.



1.2 Розподіл частотних спотворень



ation.3 HYPER14HYPER15 (1.2.1)

(1.2.2)

На ВЧ в підсилювачі потужності суттєві частотні спотворення вносить драйвер, тому:

(1.2.3)

(1.2.4)

(1.2.5)

(1.2.6)



2. ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК КАСКАДІВ ПІДСИЛЮВАЧА



Розрахунок кінцевого каскаду



Для кінцевого каскаду використовуємо двотактну безтрансформаторну схему з составним

включенням транзисторів за схемою зі спільним колектором, зображену на малюнку 1.



Малюнок 1.



Знайдемо потужність каскаду, з урахуванням втрат у дільнику ланцюга зворотного зв’язку:

(2.1.1)

Знайдемо максимальний колекторний струм:

(2.1.2)

(2.1.3)



Визначимо розсіяну потужність:

(2.1.4)

(2.1.5)



Визначимо амплітуду напруги, яка виділяється на навантаженні:

(2.1.6)



Напруга в ланцюзі колектор-емітер дорівнює:

(2.1.7)

Uнас знаходиться у межах від 0.5 до 2В.

Візьмемо Uнас = 1В, тоді:



Визначемо напругу живлення:

HYPER14HYPER15 (2.1.8)

З ряду напруг вибираємо напругу живлення 20 В.

Розрахуєм граничну частоту:

(2.1.9)

Звідси



Таким чином виконали вимогу:



Для кінцевого каскаду вибираємо on.3 HYPER14HYPER15, тоді отримаємо

, a=0.05,

Розрахуємо постійний струм:

(2.1.10)

Визначимо струм першої гармоніки:

(2.1.11)

Визначимо середню силу струму:

BED Equation.3 HYPER14HYPER15 (2.1.12)

Знайдем номінальну потужність:

(2.1.13)

Визначемо ККД кінцевого каскаду:

(2.1.14)

Знайдем вхідний опір:

(2.1.15)

Вхідна потужність дорівнює:

(2.1.16)

Визначимо коефіцієнт підсилення по потужності:

(2.1.17)

(2.1.18)

Тепер можемо вбрати вихідні транзистори за розрахованими допустимими параметрами:



Вибираємо транзистори КТ818В та КТ819В з параметрами:



HYPER14HYPER15

Розрахуємо початковий струм бази:

(2.1.19)

Максимальний струм бази:

(2.1.20)

За вхідною характерстикою вибраних транзисторів (малюнок ) знайдемо:

і



Визначемо вхідну напругу, знаючи, що для транзисторів, які включені за схемою зі спільним колектором:

і

(2.1.21)



2.2. Розрахунок передкінцевого каскаду



( = 100(, (1 = 0.61, а = 0.15

Розрахуємо постійний струм:

(2.1.22)

Струм першої гармоніки:

(2.1.23)



Визначемо розсіяну потужність:

(2.1.24)

HYPER14HYPER15 (2.1.25)

Знайдемо максимальний струм колектора:

(2.1.26)



Транзистори передкінцевого каскаду повині задовольняти вимогам:



Вибираємо транзистори КТ814В і КТ815В з параметрами:





Визначмо величину опору:

(2.1.27).

Для перед кінцевого каскаду =40.

Визначимо вхідний струм:

(2.1.28)

(2.1.29)

По вхідній характеристиці (малюнок ) визначимо:

і



2.3 Розрахунок драйверного каскаду



Визначимо параметри для вибору драйвера:

(2.3.1)

(2.3.2)

Середній струм драйвера:

(2.3.3)

Транзистор драйверного каскаду повинен задодовільняти вимогам:

ED Equation.3 HYPER14HYPER15



Для драйверного каскаду виберемо транзистор КТ503В, у якого:



Equation.3 HYPER14HYPER15

Розрахуємо вхідний ланцюг:

(2.3.4)



По вхідній характеристиці (малюнок )визначимо:

і

Напруга в ланцюгу база – емітер:

(2.3.5)



Амплітуда струму бази:

(2.3.6)

Розрахуєм вхідний опір:



(2.3.7)

Розрахуємо опір колектора:

(2.3.8)

Найблище за ГОСТом для Rк=1.7кОм, для Rопт=3.8кОм.

Визначимо ємність:

MBED Equation.3 HYPER14HYPER15 (2.3.9)

Найблище за ГОСТом: 1.6нФ.



3. РОЗРАХУНОК НЕЛІНІЙНИХ СПОВОРЕНЬ



3.1. Розрахунок нелінійних спотворень кінцевого каскаду.



Для побудови навантажувальної прямої знайдемо струм короткого замикання:

(3.1.1)

Зобразимо вихідні та вхідні характеристики транзистора КТ 819В (мал.2 та мал.3) .

По відомим Ежив і Ікз можемо побудувати навантажувальну криву .



Малюнок 2. Вхідна характнристика кінцевого каскада (КТ 819)



Малюнок 3.Вихідна характеристика кінцевого каскаду (КТ819)

Щоб побудувати сквозну динамічну характеристику [1] визначимо ЕРС джерела сигнала Едж з внутрішнім опором Rдж , який визначається:

HYPER14HYPER15 (3.1.2)

Крутизну передкінцевого каскаду Sп.к знайдемо як:

А/В (3.1.3)

Тепер визначимо Rдж :



ЕРС джерела розраховується за формулою:

(3.1.4)

Данні заносимо в табл.1.

Таблиця 1

Ік, А

Іб, мА

Uбе, В

Rдж,Ом

Едж



3.22

280

1.2



1.48



3.115

245

1.13



1.375



2.975

210

1.09



1.3



2.8

175

1.01



1.185



2.52

140

0.95

1

1.09



2.38

105

0.87



0.975



2.1

70

0.8



0.87



1.75

52.5

0.72



0.7725



1.112

35

0.65



0.6835



0.77

17.5

0.61



0.6275



По даним таблиці побудуємо прохідну характеристику (мал.4).



Малюнок 4. Прохідна характеристика (KT819)

Розрахуємо гармоніки :

(3.1.5)

(3.1.6)

(3.1.7)

(3.1.8)

quation.3 HYPER14HYPER15 (3.1.9)

Перевірка розрахунків:

(3.1.10)



Точність рохрахунків підтверджується.

Визначимо коефіцієнт нелінійних спотворень за схемою зі спільним емітером:

(3.1.11)

Для схеми зі спільним колектором коефіцієнт гармонік розраховується так:

(3.1.12)



Глибина зворотнього зв’язку:

F = 1 + (1 (2 ( Ко (3.1.13)

Визначимо коефіцієнти (1 та (2:

(3.1.14)

(3.1.15)

Для коефіцієнта (2 визначимо вихідний опір:

(3.1.16)

(3.1.17)



Остаточно:



(3.1.18)

(3.1.19)

В результаті отримаємо:

%



3.2. Розрахунок нелінійних спотворень передкінцевого каскаду.



Знайдемо струм короткого замикання:

(3.2.1)

Зобразимо вихідні та вх