Разработка электрической принципиальной схемы УНЧ
На основании структурной схемы составим ориентировочную принципиальную схему УНЧ. Пример принципиальной схемы УНЧ приведен на рис.5. В этой схеме, каскады предварительного усиления выполнены на транзисторах VТ1-VТ3, а оконечный бестрансформаторный каскад усиления на транзисторах разного типа проводимости – VТ4, VТ5. Транзистор VT5 должен иметь такие же параметры, как и VT4, однако противоположную по типу проводимость. Каждый из транзисторов вместе с нагрузкой образуют схему с ОК. Характерной особенностью такой схемы – для нее не нужен фазоинверсный каскад.
Для обеспечения питания оконечного каскада от однополярного источника, он подключается к предыдущему каскаду и к нагрузке через конденсаторы С8, С10 . Резистор R9 является регулятором уровня выходного сигнала. Конденсатор С11 – фильтр напряжения питания каскадов предварительного усиления. Величина сопротивления резистора R14 обычно составляет несколько десятков Ом.
Оконечный каскад работает в режиме класса АВ, который задается делителем R15, R16. Прямое сопротивление диода создает необходимое напряжение смещения (около 1,5В) между базами транзисторов VT4, VT5, а также выполняет функции элемента схемы термокомпенсации. В этом случае, при изменении температуры транзисторов (это вызывает изменение контактной разности потенциалов база-эмиттер) будут пропорционально изменяться и напряжение смещения транзисторов. Небольшое значение напряжения смещения (0,6 – 0,7)В, определяет незначительный (десятки миллиампер) сквозной ток транзисторов VT4 і VT5. Ток через нагрузку при этом отсутствует. Поскольку величина сопротивления VD1 незначительна, можно считать, что по переменному току базы транзисторов VT4 і VT5 объединены.
Для предварительного усиления применяют усилители с ОЭ. В качестве активного элемента используют маломощный транзистор n-p-n типа.
Полученные в результате предварительного расчета данные являются основой для окончательного расчета УНЧ.
Окончательный расчет УНЧ
В процессе окончательного расчета усилителя необходимо провести:
- расчет оконечного каскада УНЧ;
- расчет каскада предварительного усиления.
Расчет обычно выполняют в последовательности, обратной последовательности прохождения сигнала в УНЧ: вначале рассчитывают элементы оконечного каскада, а затем – каскадов предварительного усиления.
2.3.1. Окончательный расчет оконечного каскада УНЧ
Схема оконечного каскада усиления на комплементарных парах транзисторов приведена на рис.1,а. Вначале все параметры выбранного транзистора необходимо выписать в виде таблицы, а затем привести его входную и выходную характеристики в масштабе, достаточном для точных графических построений.
Порядок расчета:
1. Расчет начинают с построения на семействе выходных статических характеристик транзистора (см. рис. 4) линии нагрузки, которая проходит через две точки UКЭ=ЕК/2 та ІК=ЕК/2Rн .
   |
|
а) б)
Рис. 4. Характеристики режима транзистора оконечного каскада:
а) выходная;
б) входная.
2. Строят треугольник мощности со сторонами Umн, IKн и оценивают возможность получения заданной мощности – Рвых=0,5 Um н IK н .
3. Точку „а” принимают за начальную рабочую точку транзистора, в которой UКЭ0=ЕК/2; IK0 = (0,05÷0,1) IK н. Тогда ІБ0 =ІК0 /β. 
4. Из семейства выходных и входных характеристик транзистора находим амплитудные значения тока базы ІБm , напряжения базы UБЭm согласно:
; 
.
Ориентировочное значение входного сопротивления транзистора составит rвх= UБЭm / ІБm .
Входная мощность каждого плеча составляет Рвх=0,5 UБЭm ІБm и равна мощности, которую необходимо отдать транзистору предпоследнего каскада.
5. Находим величины сопротивлений резисторов R1 и R2.
Сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают одинаковыми:
R1= R2= (ЕК – 2UБЭ0)/2ІД ,
где ІД – ток делителя, который должен быть не меньше (2÷5) ІБ0.
6. Входное сопротивление оконечного каскада составит:
RВХ =β Rд Rн /(β Rн + Rд),
где Rд = R1 / 2 – сопротивление делителя.
7. Амплитуда входного напряжения каскада: Um.вх ≈ Umн, поскольку каскад не усиливает напряжение входного сигнала.
8. Находим емкость разделительного конденсатора в цепи нагрузки при условии обеспечения коэффициента частотных искажений Мн :
С2 ≥ 1/(2πfнRн 
) . Значения получают в микрофарадах.