2 Електричний розрахунок каскадів підсилювача

2.1 Розрахунок кінцевого каскаду

В нинішній час широко використовують підсилювач з двотактним безтрансформаторним остаточним каскадом з композитними транзисторами включеними за схемою зі спільним колектором (рис. 2). Безпосереднє підключення навантаження до підсилювача без перехідного трансформатора можливе тільки при його опорі, близькому до оптимального опору колекторного кола.

Рис. 2 – Кінцевий каскад

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)

Оскільки, напруга насичення , то:

Визначимо напругу живлення:

(2.1.8)

З ряду напруг вибираємо напругу живлення .

Розрахуємо граничну частоту за величиною частотних спотворень в області верхніх частот, випадаючих на даний каскад:

(2.1.9)

Звідси:

(2.1.10)

(2.1.11)

Таким чином виконали вимогу:

Для кінцевого каскаду вибираємо , тоді за таблицею отримаємо:

, , .

Розрахуємо постійний струм:

(2.1.12)

Визначимо струм першої гармоніки:

(2.1.13)

Визначимо середню силу струму:

(2.1.14)

Знайдемо номінальну потужність:

(2.1.15)

Визначимо ККД кінцевого каскаду:

(2.1.16)

Знайдемо вхідний опір:

(2.1.17)

Вхідна потужність дорівнює:

(2.1.18)

Визначимо коефіцієнт підсилення за потужністю:

(2.1.19)

(2.1.20)

Тепер можемо вибрати вихідні транзистори за розрахованими допустимими параметрами:

Вибираємо транзистори КТ818В та КТ819В з параметрами:

Розрахуємо початковий струм бази:

(2.1.21)

Максимальний струм бази:

(2.1.22)

За вхідною характеристикою вибраних транзисторів (рис. 3) знайдемо початкове та максимальне значення напруги база-емітер:

Рис. 3 – Вхідна характеристика вибраних транзисторів

Початкова напруга база-емітер дорівнює:

Максимальна напруга база-емітер дорівнює:

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

і

(2.1.23)

2.2 Розрахунок перед-кінцевого каскаду

Для перед-кінцевого каскаду вибираємо , тоді за таблицею отримаємо:

, .

Розрахуємо постійний струм:

(2.2.1)

Струм першої гармоніки:

(2.2.2)

Визначимо розсіяну потужність:

(2.2.3)

(2.2.4)

Знайдемо максимальний струм колектора:

(2.2.5)

(2.2.6)

Розрахуємо граничну частоту за величиною частотних спотворень в області верхніх частот, випадаючих на даний каскад:

(2.2.7)

Звідси:

(2.2.8)

(2.2.9)

Транзистори перед-кінцевого каскаду повинні задовольняти вимогам:

Вибираємо транзистори КТ814В і КТ815В з параметрами:

Розрахуємо початковий струм бази:

(2.2.10)

Максимальний струм бази:

(2.2.11)

За вхідною характеристикою вибраних транзисторів (рис. 4) знайдемо початкове та максимальне значення напруги база-емітер:

Рис. 4 – Вхідна характеристика вибраних транзисторів

Початкова напруга база-емітер дорівнює:

Максимальна напруга база-емітер дорівнює:

Визначимо величину опору:

(2.2.12)

Найближче за ГОСТом: .

Розрахуємо вхідний опір:

(2.2.13)

2.3 Розрахунок драйверного каскаду

У якості драйверного каскаду виберемо каскад зображений на рис.5.

Рис. 5 – Драйверний каскад

Визначимо параметри для вибору драйвера:

(2.3.1)

(2.3.2)

(2.3.3)

(2.3.4)

(2.3.5)

Середній струм драйвера:

(2.3.6)

(2.3.7)

(2. 3.8)

Розрахуємо граничну частоту за величиною частотних спотворень в області верхніх частот, випадаючих на даний каскад:

(2.3.9)

Звідси:

(2.3.10)

(2.3.11)

Транзистор драйверного каскаду повинен задовольняти вимогам:

Для драйверного каскаду виберемо транзистор КТ503В, у якого:

Розрахуємо вхідний ланцюг:

(2.3.12)

(2.3.13)

За вхідною характеристикою вибраних транзисторів (рис. 6) знайдемо початкове та максимальне значення напруги база-емітер:

Рис. 6 – Вхідна характеристика вибраних транзисторів

Початкова напруга база-емітер дорівнює:

Максимальна напруга база-емітер дорівнює:

Напруга в ланцюгу база – емітер:

(2.3.14)

Амплітуда струму бази:

(2.3.15)

Розрахуємо вхідний опір:

(2.3.16)

Найближче за ГОСТом для .

Розрахуємо опір колектора:

(2.3.17)

(2.3.18)

Найближче за ГОСТом для , для .

Визначимо ємність:

(2.3.19)

Найближче за ГОСТом: .