3 Составление схем усилителя

3.1 Составление структурной схемы усилителя

Усилитель звуковых частот должен обеспечивать достаточно большой уровень сигнала на выходе. А, исходя из того, что с источника сигнал подаётся очень маленькое напряжение, то в данном случае обеспечить требуемые параметры усилителя можно путём соединения нескольких каскадов. Приблизительная структурная схема

проектируемого УМЗЧ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема УМЗЧ

ВхК - входной каскад

КПУ - каскад предварительного усиления

ВыхК - выходной каскад

Входной каскад ставится на входе усилителя для увеличения входного сопротивления усилителя.

Выходной каскад ставится на выходе усилителя и обеспечивает усиление мощности полезного сигнала в нагрузку.

Каскад предварительного усиления обеспечивает требуемый уровень сигнала.

3.2 Разработка принципиальной схемы усилителя

В качестве входного каскада целесообразнее всего поставить дифференциальный каскад. Этот выбор сделан по ряду причин:

1. Дифференциальный каскад обеспечивает повышенную температурную стабильность предварительного усиления;

2. У дифференциального каскада сравнительно большое входное сопротивление.

Второе свойство является особенно важным, так как большое входное сопротивление необходимо для согласования схемы усилителя с источником сигнала (сопротивление источника сигнала 50 кОм). Общий вид дифференциального каскада представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема дифференциального каскада

Схемная реализация каскада предварительного усиления представлена на рис 3. Это схема усилителя на биполярном транзисторе включенном по схеме с общим эмиттером. Эта схема была выбрана в качестве предварительного каскада потому, что у нее сравнительно большие коэффициенты усиления по напряжению и по току, а также большое входное сопротивление. Недостаток этой схемы – сдвиг фаз между входным и выходным сигналом равен 180.

Рисунок 3 – Каскад предварительного усиления

Недостаток предварительного каскада устраняется использованием в выходном каскаде комплиментарной пары транзисторов. Такой выходной каскад представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема двухтактного оконечного каскада

Примерный вид схемы проектируемого усилительного устройства изображён на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема электрическая принципиальная усилителя мощности звуковых частот

4 Расчёт усилителя мощности звуковых частот

4.1 Расчёт оконечного каскада

Расчёт усилителя подразумевает подбор элементной базы и параметров элементов таким образом, чтобы они могли обеспечить требуемую мощность на заданную нагрузку. Расчёт необходимо начинать с оконечного каскада. В качестве выходного каскада для проектируемого УМЗЧ был выбран бестрансформаторный двухтактный каскад.

По полученным данным можно рассчитать следующие параметры:

1. Максимальное напряжение в нагрузке В;

2. Максимальный ток, протекающий через нагрузку А;

Зная максимальный ток в нагрузке и напряжение питания (Епит=15 В) можно определить допустимые параметры для биполярных транзисторов выходного каскада:

,- ток коллектора покоя

По справочной литературе подбираются следующие транзисторы: