Параметри підсилювача потужності звукових частот (стр. 4 из 9)

(2.15)

де R_кп=R_t-R_p – тепловий опір транзистора перехід-корпус,

де R_p – тепловий опір радіатор-середовище (обирається у межах (1...4) К/Вт. Причому, чим менше число R_p, тим більша площа тепловідводу. обираємо R_p = 1 К/Вт:

R_кп=2,4 - 1=1,4 (К/Вт)

Таким чином:

Вибір транзисторів за максимальною колекторною напругою.

Максимальна напруга на колекторі

, що складається з половини напруги джерела живлення Е_ж і амплітуди вихідної напруги U_вих, не має перевищувати допустимої:

(2.16)

Вибір транзисторів за величиною струму колектора..

Враховуючи комплексний характер імпедансу гучномовців, що є навантаженням для вихідного каскаду підсилювача, який призводить до виникнення кидків струму, І_{к доп} рекомендується збільшити у 2,5…3 рази і проводити вибір транзистора за такою умовою:

(2.18)

Вибір транзисторів за частотними властивостями.

(2.19)

частотні спотворення, що вносять транзистори вихідного каскаду на верхній робочій частоті, не повинні перевищувати 0,2…0,5 дБ.

За визначеними даними:

Р_к,25 ≥ 120Вт;

U_{ке доп} ≥ 80В;

І_{к доп} ≥ 10А;

f_гр ≥ 100кГц

Обираємо пару потужних комплементарних транзисторів ^КТ827А та ^2Т825А з різними структурами [8]. Їхні параметри зведено до таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 Параметри транзисторів вихідного каскаду.

Транзистор	КТ827А	2Т825А
Параметр	КТ827А	2Т825А
перехід U_{ке доп} I_{к доп} P_к,25 f_гр U_{ке нас} h_21е_min U_{бе нас} U_бе_max C_к C_е T_п_max R_т.п.к	n-p-n 100 В 20 А 125 Вт 4 МГц 2 В 750 2,6...4 В 5 В 400 пФ 350пФ 200 ºС 1,4-10 ºС/Вт	p-n-p 80 В 20 А 160 Вт 4 МГц 2 В 750 5 В 5 В 600 пФ 600 пФ 175 ºС 1.2 ºС/Вт

2.4 Розрахунок базового кола транзисторів вихідного каскаду.[6]

Визначимо початковий та максимальний струми бази:

(2.20)

(2.21)

Із вхідних характеристик транзистора за значеннями

для середнього значення U_ке0 визначаються U_б0_VT₁₄, U_б_maxVT₁₄

U_б0_VT₁₄=0,8 В, U_б_maxVT₁₄ = 1,2 В

За цього амплітуда напруги у ланцюгу база-емітер

(2.22)

а амплітуда струму бази

(2.23)

Визначається амплітуда вхідної напруги вихідного каскаду за роботи транзисторів у схемі зі СК (тобто амплітуда сигналу між базою і нульовою шиною):

(2.24)

Розраховуємо вхідний опір вихідного каскаду:

(2.25)

Необхідна вхідна потужність, для роботи вихідного каскаду:

(2.26)

Коефіцієнт підсилення за потужністю:

(2.27)

Коефіцієнт підсилення за напругою:

(2.28)

2.5 Попередній розрахунок колекторного кола передкінцевого каскаду[3]

В якості схеми передкінцевого каскаду була обрана схема зі СЕ, що працює в класі А,. В якості навантаження в колі колектора обрано струмове дзеркало. Це зумовлено тим, що такий генератор струму забезпечує високий вхідний опір. Він необхідний для збільшення амплітуди керуючого сигналу на вході прикінцевого каскаду.

Розрахунок колекторного кола передкінцевого каскаду:

Корисна потужність Р_н7, яку віддає транзистор VT7, має бути на 10...20% більшою за потужність Р_б_VT₁₄, що споживається базовим ланцюгом транзисторів вихідного каскаду, оскільки частина потужності витрачається в ланцюгу зміщення:

(2.29)

Для забезпечення режиму А транзистора передкінцевого каскаду і з урахуванням втрат у колі зміщення вихідного каскаду, амплітуду змінної складової струму колектора VT7 розрахуємо як:

(2.30)

Визначимо струм спокою транзистора передкінцевого каскаду:

(2.31)

або

(2.32)

Обираємо струм спокою транзистора VT7 = 10 мА.

Максимальний струм колектора VT7:

(2.33)

Розрахуємо амплітуду змінної напруги на колекторі:

(2.34)

Максимальна напруга між колектором і емітером VT5:

(2.35)

Потужність, що споживається колекторним колом транзистора від джерела живлення:

(2.36)

Потужність, що розсіюється на колекторі VT7:

. (2.37)

Граничну частоту транзистора визначимо так :

(2.38)

2.6 Вибір транзисторів для передкінцевого каскаду

За розрахованими у попередньому розділі (2.5) значеннями:

I_к_max ≥ 15,8мА ;

U_ке_max ≥ 96B;

P_к ≥ 0,96Вт;

f_гр ≥ 100 кГц

обираємо передкінцеві транзистори VT7 та VT10 з максимально можливим коефіцієнтом передачі за струмом.

Таким параметрам відповідають транзистори n-p-n структури КТ815Г. Їхні параметри зведено до таблиці 2.3 [13]:

Таблиця 2.3 Параметри транзисторів передкінцевого каскаду.

Транзистор	КТ815Г
Параметр	КТ815Г
перехід U_ке_max U_бе_max I_к_max P_{к с доп.}_{тепло відводом} U_{ке нас} U_{бе нас} h₂₁_e_m_і_n f_гр C_к	n-p-n 100 В 5 В 1,5 А 10 Вт 0,6-1,2 В 5В > 40 6 МГц 75пФ

2.7 Остаточний розрахунок колекторного кола передкінцевого каскаду.[2]

Була обрана схема передкінцевого каскаду з навантаженням у вигляді джерела стабільного струму, тому необхідно провести уточнення і розрахувати опір навантаження.

Для правильного функціювання схеми потрібно, щоб виконувалась наступна умова:

. Це необхідно, щоб транзистор VT 9_ДССзалишався у активній зоні.

Мінімальне значення напруги ДСС.

(2.39)

На практиці

U_ДСС_min ≈ 3...3,5 В,

U_ке ≈ 1 В ,

а решта залишається на U_R₁₄.