Введення
Підсилювачі звукової частоти застосовуються у всіх частинах тракту радіомовлення: студійної, передавальної, приймальні. УЗЧ так само застосовуються в каналах запису і відтворення звуку. Крім радіомовлення вони широко використовуються в різних областях техніки. Основне призначення підсилювачів потужності - це посилення сигналу, тобто при подачі на вхід УМ електричного сигналу малої потужності на навантаженні виходить сигнал тієї ж форми, але більшої потужності. Для посилення сигналу використовується енергія джерела живлення за допомогою підсилювальних елементів.
Підсилювачі звукових частот поділяються на дві групи: підсилювачі недетермінованих сигналів і підсилювачі детермінованих сигналів. До першої групи відносяться підсилювачі, що працюють від звукових сигналів після їх перетворення в електричні. Призначенням цих підсилювачів є передача звукової інформації. Підсилювачі цієї групи входять до складу апаратури мовлення, а також звукового кіно. До другої групи належать підсилювачі, що входять до складу пристроїв автоматичного управління і контролю, а також підсилювачі вимірювальних пристроїв.
Вимоги до електричним параметрам підсилювачів звукових сигналів на основі компромісу між міркуваннями про якість відтворення та економічності. При цьому для головних ланок тракту передачі (радіомовних і телевізійних центрів) і для магістральних кабельних і радіо релейних ліній, обслуговуючих вельми великі контингенти слухачів і глядачів, електроакустичні показники вибираються гранично високими, а для розподільної та приймальні мереж (Підсилювальні станції проводового мовлення, радіомовні і телевізійні приймачі) з економічних міркувань - істотно нижчими. Внаслідок масовості і великих сумарних потужностей підсилювачів розподільної і приймальні мереж великого значення набуває вимога високої енергетичної ефективності. При цьому методи і можливі межі підвищення цієї ефективності визначаються властивостями звукового сигналу.
1. Ескізний розрахунок УЗЧ
1) Визначення приблизного числа каскадів - 3 шт.
Вихід ної
каскад
Схема
регулювання посилення
Вхідний
каскад
Рег овка
тембру
КПУ
Rг, Eг Rг
2) Розподіл між каскадами лінійно-частотних спотворень.
Вхідний каскад: Мв = -3.5 дБ Мв = 0.33
3) Розподіл нелінійних спотворень
Вихідний каскад: Кг = 0.7
2. Розрахунок кінцевого каскаду
Розрахунок амплітуди напруги на навантаженні
Uнm = в€љ (2RнPн) = 30.9 В
розрахунок напруги джерела живлення
Е = в€љ (10PнRн) = 70 В
3) розрахунок коефіцієнта використання напруги живлення
Оѕ = Uнm/0.5E = 0.88
розрахунок амплітуди колекторного струму
Iкm = Uнm/Rн = 7.725 A
розрахунок максимального напруги між колектором і емітером
Uкеmax = E = 70 В
розрахунок максимальної потужності, що розсіюється на колекторі одного транзистора в режимі В
Pkmax = E2/40Rн = 30.6 Вт
Гранична частота кінцевого транзистора
fh21е = (2 .. 3) fв = 36 кГц
За розрахованими даними виберемо транзистори (VT10, VT11). Це будуть транзистори КТ818А і КТ819 відповідно.
Далі розрахунок будемо проводити графічним методом (див. додаток)
Uкm = 33.25 В; Ikm = 8.2 A; Pфак = 136 Вт; Iбm = Ikm/h21е = 0.41 А
Розглянемо тепер вибір предоконечних транзисторів VT8 і VT9 і розрахунок їх режимів роботи.
Розрахунок амплітуди колекторного струму
I `km = 7IБm = 2.87 A
Розрахунок допустимої величини струму спокою
I `0k = 0.05 I` km = 0.287 A
Розрахунок опору резисторів R21 і R22
R21 = R22 = 0.4/I `0k = 1.39 Ом
Уточнення амплітуди колекторного струму
I `km = Iбm + Uбеm/R21 = 1.9 А
Розрахунок розсіюваною потужності на кожному предоконечного транзисторі при відсутності сигналу
Pрас = I `0kЕ/2 = 10 Вт
Розрахунок максимальної величини потужності, що розсіюється
P `kmax = I `0kЕ/2 +0.3 Pн/h21е = 11.8 Вт
За розрахованими даними виберемо транзистори VT8 і VT9. Це будуть транзистори КТ816А і КТ817А відповідно.
Далі розрахунок будемо проводити графічним методом (див. додаток)
U `кеmax = 70 В; I` km = 0.98 A; I `бm = Ikm/h21е = 0.14 А; I` Б0 = I `0k/h21е = 11 мА;
Uсм = U `бе08 + UR1 + U `бе09 = 1.6 B; Iсм ≥ (2 .. 3) I` бm = 0.35 A
3. Розрахунок нелінійних спотворень
Для визначення нелінійних спотворень кінцевого каскаду необхідно побудувати наскрізну динамічну характеристику, яка встановлює залежність струму Ік в навантаженні Rн від вхідної напруги каскаду U1.
Для побудови наскрізної характеристики одного плеча достатньо трьох точок.
1) Ik = Ikm = 7.725 A тоді U1max = U `беm + Uбеm + Uнm = 32.37 B
2) Ik = 0.5Ikm = 3.86 A тоді Uбе = 0.73 В; I `k = Iб + Uбе/R21 = 0.73 A;
I `б = 29 мА; Uбе = 0.6 В; U1 = U `бе + Uбе + IkRн = 16.7 В
3) Ik = 0 А тоді U1min = 1.2 В
Побудовану наскрізну характеристику див. у додатку.
Приймемо коефіцієнт асиметрії b = 0.2
Основним інженерним методом розрахунку коефіцієнта гармонік явдяєтся метод п'яти ординат.
Imax = Ikm (1 + b) = 9.27 A
I1 = Ik1 (1 + b) = 4.632 A
I0 = Iok (1 + b)-Iok (1-b) = 2bIok = 0.11 A
I2 =-Ik1 (1-b) = -3 A
Imin = - Ikm (1-b) = -6.18 A
Метод п'яти ординат заснований на розкладанні спотвореної кривої струму в ряж Фур'є при його обмеженні членом, відповідним 4-й гармоніці. При цьому опір ланцюга, в якій протікає розглянутий струм, передбачається чисто активним, в результаті чого початкові фази гармонік виявляються рівними 0 або ПЂ. Середні значення струму і амплітуди струмів гармонік виходять з наступних виразів:
Icp = (Imax + Imin +2 (I1 + I2))/6 = 1.059 A
I1m = (Imax-Imin + I1 + I2)/3 = 7.694 A
I2m = (Imax + Imin-2I0)/4 = 0.7 A
I3m = (Imax-Imin-2 (I1-I2))/6 = - 0.031 A
I4m = (Imax + Imin-4 (I1 + I2) +6 I0)/12 = - 0.23 A
Перевірка: Icp + I1m + I2m + I3m + I4m = Imax (вірно)
4) розрахунок коефі...
