Проектирование усилителя мощности звуковой частоты
5 Выбор входного транзистора, расчет входных элементов и элементов ООС
В качестве входного каскада был выбран каскад, содержащий не инвертирующий операционный усилитель и один транзистор с обратной связью.
Рисунок 6 - входной каскад и цепь ООС
Транзистор необходимо выбирать таким образом, чтобы он смог обеспечить следующие параметры:
В данном случае подойдет транзистор 2N221. Его параметры:
h21э=30..150
Pkmax=1.5Вт
Ikmax=600mA
Uкэmax=50B
Выходная характеристика транзистора 2N221 представлена на рисунке 7.
Для построения нагрузочной прямой, в схему был включен разделительный резистор R7, номинал которого равен десятой части R3:
R7=R3/10=620/10=62 (Ом).
Рисунок 7 - Выходная характеристика транзистора 2N221
Рабочая область транзистора 2N221, определяется по следующим параметрам:
Im=240 (мA); Ik0 = 260 мА; Iб = 1,2 (мА).
Um=6.3 (В); Uкэ0 = 7.7 В;
По входной характеристике определяем входное сопротивление транзистора:
Iб max = Ik max/h21=500/150= 3.3 (мА);
Iб0=1.2 (мА);
Рисунок 8 - Входная характеристика транзистора 2N221
;
Выходной каскад представляет собой 2 каскада выполненных на эмитерных повторителях. Так как эмитерный повторитель не усиливает по напряжению ( коэффициент усиления по напряжению близок к единице) усиление напряжения будет выполняться операционным усилителем.
Для данного усилителя я выбрал операционный усилитель К157УД1. Он обладает следующими параметрами:
Uпит = 15 В;
Rвх = 0,5 МОм;
Um max= 12В;
Rн = 200Ом.
Рассчитаем конденсатор C4 для входного каскада: На конденсаторы С4 и С1 отводиться оставшееся часть коэффициента НЧ искажений (1,5 дБ). Оставим на С4 ѕ*Mн:
Рассчитаем номиналы элементов ООС:
Рисунок 9 - Цепь отрицательной обратной связи
Iвх=Uc/Rc=0.4/(70*10)=5,7 мкА;
R4=R1==17,54 кОм;
Ku=19,36;
R2= Ом;
С2==22мкФ.
Рассчитаем конденсатор С1: на конденсатор С1 осталось 0,38 дБ от коэффициента НЧ искажений. На С1 отводиться самое меньшее значение Mн, потому как на входе ОУ очень большое входное сопротивление, что способствует защите от искажений.
С1=
Определим коэффициент гармоник с учетом ОС:
Кг=Кг0/F=15,9/7.9=2,01 ,
что не превышает 2.5%, которые заданы изначально.
Выберем значения этих номиналов исходя из стандартного ряда :
R4=R1=18 кОм
R7=62 Ом
R3=R8=620 Ом
R2=510 Ом
С2=22 мкФ
С1=
С3=667 мкФ
С4=3,9 мкФ
Получили окончательный вид схемы:
Рисунок 10 - Окончательный вид схемы