1. Введение.

         Усилитель мощности звуковой частоты – это усилитель, который усиливает сигналы, содержащие в своём спектре частоты звукового диапозона, то есть от 20 Гц до 20000 Гц. Применяются в различной звукозаписывающей, звуковоспроизводящей и другой аудиотехнике.

         В данной работе рассмотрен и рассчитан усилитель мощности звуковой частоты с малым коэффициентом нелинейных искажений и стабилизацией выходного (оконечного каскада) по температуре и времени. 

  2. Задание, исходные данные.

      Дана схема усилителя (см. рис. 1):

Рис. 1: Схема усилителя

Исходные данные:

        Р_вых = 20 Вт – выходная мощность;

R_н = 8 Ом – сопротивление нагрузки;

        Е =             - напряжение питания;

        К_н.иск = 0.1 % - коэффициент нелинейных искажений;

  3. Расчёт выходного каскада.

      Определим с запасом в 10 % выходную мощность, которую должны выделять транзисторы обоих плеч выходного (оконечного каскада):

       Опеделим максимальную амплитуду тока в нагрузке:

       Отсюда, максимальная амплитуда напряжения в нагрузке:

       Проверим соответствие значения напряжения источника питания выходной мощности Рвых = 22 Вт. Для этого запишем условие соответствия источнка питания выходной мощности и проверим его:

        Таким образом, Е = 20 В из исходных данных подходит.

        Выбираем мощные низкочастотные транзисторы. Так как в выходном каскаде стоит комплементарный эмиттерный повторитель, то VT3 и VT4 – комплементарная пара. Итак, в качестве VT3 – KT819A, а в качестве VT4 – KT818A.

        Для стабилизации выходного каскада по температуре и по времени (скачки в источнике, броски в пассивных элементах) к каждому из плеч каскада присоединяем по одному транзистору, задействуя только один p-n переход у каждого (работают как диоды). Из справочника выбираем два одинаковых маломощных транзистора, например КТ503А.

        Для уменьшения переходных искажений поставим транзисторы VT3 и VT4 в режим АВ:

         Теперь расчитаем резисторы R3 и R4 (по паспорту у КТ819А b = 20):

          Ток в цепи резисторов на порядок превышает ток в базах VT3 и VT4, поэтому: 

          Падение на эммитерном переходе:

  4. Расчёт параметров по достижению коэффициента нелинейных искажений К_н.иск = 0.1%

          По определению коэффициент нелинейных искажений равен процентному отношению действующих значений всех высших гармоник к действующему значению первой гармоники.

         Усилитель работает в диапозоне 20 - 20000 Гц, значит первая гармоника имеет частоту максимум 20000Гц. Чётные гармоники не учитываем, остаётся только третья на 60000 Гц, так как более высокие гармоники уже очень малы. Следовательно, формула примет вид:

         Размах напряжения на нагрузке примерно      В. Известно, что третья гармоника составляет 10 % от первой, что составляет 1.9 В. А чтобы она составляла 0.1 % от первой, её нужно уменьшить в 100 раз.

         Из схемы на рис. 1 видно, что усиление по напряжению обусловлено наличием операционного усилителя (выходной каскад по напряжению не усиливает). С помощью петли обратной связи с резистором R_ос добьёмся нужного коэффициента нелинейных искажений, уменьшая усиление по напряжению. Выбираем из справочника операционный усилитель 157УД1. У него А = 50000, Eп = 5 В, f₁ = 1МГц. Нужно в 100 раз уменьшить коэффициент усиления А.

  5. Проверка правильности выбора активных элементов.

       По паспорту f_т = 5МГц, r_б =35 Ом, b = 20.

t_э определяется t_b = 668нс.

     где g - коэффициент внутренней обратной связи транзистора.

      Искажения в области верхних частот определяется t_в = 596 нс.

      Транзисторы выбраны правильно.

6. Список литературы.

      1. В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев  Электронока;

      2. Ю. А. Быстров, И.Г. Мироненко;

      3. В. Л. Аронов, А. В. Мокряков и др. Транзисторы. Справочник.

  7. Оглавление.                                                                                        Лист:

1. Введение------------------------------------------------------------------------------------- 2

      2. Исходные данные-------------------------------------------------------------------------- 3

      3. Расчёт выходного каскада----------------------------------------------------------------4

      4. Расчёт параметров по достижению коэффициента нелинейных искажений

К_н.иск = 0.1%---------------------------------------------------------------------------------6

      5. Проверка правильности выбора активных элементов-------------------------------7

      6. Список литературы-------------------------------------------------------------------------8

      7. Оглавление-----------------------------------------------------------------------------------9