Расчет схемы УНЧ с блоком питания

Сайт: 
Расчеты

Техническое задание.
Рассчитать схему усилителя низкой частоты с блоком питания. Исходные данные:

  • коэффициент усиления по напряжению - 80;
  • верхняя граничная частота - 10 кГц;
  • нижняя граничная частота - 300 Гц;
  • параметры нагрузки : - сопротивление - 200 Ом, емкость - 6800 ....... ;
  • коэффициент пульсаций на выходе блока питания - не более 0.15 .

Расчетная часть.
В качестве схемы усилителя выберем стандартную схему включения транзистора с общим эмиттером (рис. 1) . Разделительный конденсатор С1 служит для передачи на вход транзистора VT1 усиливаемого переменного напряжения, а также исключает попадание на вход транзистора постоянного напряжения. Резисторы R1 и R2 образуют делитель для получения необходимого напряжения смещения на базе транзистора. Резистор R1 и конденсатор C2 обеспечивают температурную стабилизацию работы усилителя. В данной схеме резистор RН является нагрузкой.

Схема усилителя

В качестве транзистора VT1 выберем широко распространенный КТ 315 Д со следующими параметрами:

  • максимальный ток коллектора IК MAX= 100 м А ;
  • максимальное напряжение коллектор - эмиттер UКЭ MAX = 40 В ;
  • максимальная рассеиваемая мощность транзистора PМАХ = 150 м Вт ;
  • статический коэффициент передачи h21=50 .

Напряжение питания Uп примем равным 9 В , тогда для определения рабочего режима выберем две крайние точки : (UКЭ =Uп, Iк = 0) и (Uкэ= 0, IK), где UКЭ - напряжение коллектор - эмиттер , IK- максимальный ток в нагрузке:

Для нормальной работы транзистора выберем рабочую точку :

Тогда мощность, выделяющаяся в транзисторе :

,что не превышает максимальную рассеиваемую мощность транзистора PМАХ= 150 м Вт.
Мощность, потребляемая усилителем от источника питания :

Для схемы с общим эмиттером коэффициент усиления по току ki примерно равен статическому коэффициенту передачи h21.
Базовый ток транзистора :

Теперь определим номиналы резисторов :

,

где IД-ток через делитель,

Коэффициент усиления по напряжению определяется как :

Отсюда входное сопротивление транзистора :

Емкость конденсатора С1 рассчитывается исходя из того, что его сопротивление по переменному току на самой низкой частоте должно быть во много раз меньше входного сопротивления :

Выбираем ближайший - 50 мкФ.
Для заданной полосы частот емкость конденсатора С2 должна быть равна десяткам микрофарад, возьмем 20 мкФ.

Теперь рассчитаем стабилизатор напряжения с требуемыми параметрами. Входные цепи блока питания состоят из понижающего сетевого трансформатора и мостового выпрямителя. Схема стабилизатора напряжения показана на рис. 2.

Схема стабилизатора

Так как потребляемая схемой мощность небольшая, в качестве стабилизатора DA1 возьмем специально предназначенную микросхему К142ЕН8А, обеспечивающую выходное напряжение + 9 В и ток в нагрузке до 1 А. Данная микросхема обеспечивает коэффициент пульсаций на выходе примерно 0.03, что удовлетворяет заданию. Для нормальной работы напряжение на входе микросхемы должно быть не менее 12 Вольт, поэтому конденсаторы С1 и С2 выбираем на рабочее напряжение 25 В и емкостью 500 мкФ.

Литература.

  1. Жеребцов И. П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.
  2. Транзисторы: Справочник . - М.: Радио и связь, 1990.
  3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990.