Доведение электрического сигнала звуковой частоты до уровня, необходимого для возбуждения электроакустического преобразователя. Построение транзисторных усилителей мощности. Защита от токовой перегрузки и короткого замыкания выхода. Схема усилителя.
Аннотация к работе
Назначение усилителя мощности - довести электрический сигнал звуковой частоты до уровня, необходимого для возбуждения электроакустического преобразователя, в роли которого могут выступать громкоговорители, головные телефоны и т.д. На построение транзисторных усилителей мощности существенное влияние оказывает схемотехника операционных усилителей (ОУ).Архитектура УНЧ: Полумостовая Вид отрицательной обратной связи: Последовательная по напряжению Наличие защит: Защита от токовой перегрузки и короткого замыкания выхода.Усилителями мощности называют схемы, которые, прежде всего, должны обеспечивать заданную высокую мощность в нагрузке. Назначение усилителя мощности - довести электрический сигнал звуковой частоты до уровня, необходимого для возбуждения электроакустического преобразователя по возможности с минимальными искажениями сигнала. Принцип работы усилителя мощности следующий: усилитель преобразует мощность источника питания постоянного тока в переменный ток нагрузки, например громкоговорители или головные телефоны. Требования к УМЗЧ можно сформулировать следующим образом: форма сигнала на выходе усилителя должна в точности повторять форму сигнала на входе (сигнал претерпевает линейные преобразования); усилитель должен обладать высокой линейностью и высоким коэффициентом полезного действия (КПД), так как в функции усилителя не входит обогрев помещений. УМЗЧ состоит из входного каскада, представляющего собой согласующий элемент схемы с источником сигнала, промежуточный каскад - усилитель напряжения и оконечного каскада, представляющего собой эмитерный повторитель, имеющий большое усиление по току.Выбираем структурную схему усилителя мощности. Входной каскад выполнен на транзисторе VT1, включенный с общим эмиттером. С него усиленный сигнал поступает на базу транзистора VT2, являющимся промежуточным каскадом усиления.Традиционно работу и расчет усилителя мощности начинают рассматривать с выходного каскада, так как от схемы выходного каскада существенно зависят многие параметры УМЗЧ такие как: энергетические показатели, нелинейные искажения, надежность и т.д. Выходной каскад служит усилителем тока и в общем виде может рассматриваться как преобразователь импедансов, согласующий низкоомный выход каскада с нагрузочным сопротивлением. И более, поэтому при расчете усилителей всегда следует учитывать рассеиваемую транзисторами мощность. Напряжение пробоя выходных транзисторов VT8 и VT10 должно быть: Максимальная мощность рассеяния транзисторов VT8 и VT10 при активной нагрузке и гармоническом сигнале на входе равно: Ток короткого замыкания выходных транзисторов равен: Таким образом, при известных значениях параметров по справочным данным выбираем комплементарную пару выходных транзисторов: VT8 - КТ 816В, VT10 - КТ 817В. По максимальному выходному току Imax и минимальному усилению по току B0 = 25, выбранного типа транзисторов VT8 и VT10, рассчитываем ток коллектора транзисторов VT7 и VT9: Такому коллекторному току соответствует маломощный кремниевый транзистор КТ 3102Б - структуры n-p-n и маломощный кремниевый транзистор КТ 3107Б - структуры p-n-p.Сначала выберем транзистор VT1, к примеру возьмем КТ 3102Б у которого коэффициент Далее найдем ток базы транзистора, взяв ток коллектора равным 0.001 На резисторах R1 и R2 при падении напряжения на 6.3 В. можно рассчитать номиналы резисторов R1 и R2: В принципе резисторы R1 и R2 можно заменить одним резистором на 16000 (Ом), но так как в схеме предусмотрен фильтр сетевых пульсаций (R1 и С 1), то примем R1 = 6 Ком, а R2 соответственно 10 Ком. Найдем входное сопротивление усилителя, исходя из значений сопротивлений R1, R2, R3: Следовательно входное сопротивление удовлетворяет условию задачи, так как: Параметры цепи обратной связи определяются заданной чувствительностью усилителя. Так как на базе транзистора VT1 относительно общей шины напряжение падает на 6.3 В, то можно найти его значение: На резисторе R7 напряжение на 0.7 В меньше, т.е. равно 10В. Так как напряжение на эмиттерах выходных транзисторов должно быть 8.5 В. Т.е.