Расчет предварительных каскадов УНЧ на биполярных транзисторах

R_вх.сл.= R₁=10 кОм;

М_н=1,05 Гц;

М_в=1,0005 Гц;

R_1сл.=10 кОм;

R_2сл=1000 Ом.

 

Расчет входного каскада усилителя (эмиттерного  повторителя)

Схемы входных каскадов транзисторных  УНЧ во многих случаях не отличаются от обычных схем последующих предварительных  каскадов усиления. Расчет таких каскадов производится в том же порядке, который  указан в разделе 1. Однако при необходимости  повышения входного сопротивления  каскада для улучшения согласования усилителя с источником сигнала  на входе включают эмиттерный повторитель. Типовая схема эмиттерного повторителя  приведена на рис. 3.

 

Рис. 3. Типовая схема эмиттерного  повторителя

 

Расчет этой схемы проводится в следующем порядке:

1. В целях однотипности выбираем для работы в схеме входного каскада те же транзисторы, что и в схемах последующих предварительных каскадов, т.е. оставляем транзистор средней мощности КТ503В.

 

2. Находим сопротивление нагрузки каскада

 

где Е_к – напряжение питания каскада; – напряжение между коллектором и эмиттером транзистора V₂ в режиме покоя; – ток эмиттера составного транзистора в режиме покоя.

 

При использовании эмиттерного  повторителя в качестве входного каскада для повышения входного сопротивления и снижения уровня шумов напряжение коллектор –  эмиттер  берут не более (2…3) В, а ток покоя эмиттера приблизительно 0,5 мА.

Возьмем из стандартного ряда резистор R₄ с сопротивлением R₄=47 кОм.

 

3. Для определения сопротивлений резисторов R₁, R₂ зададимся током, проходящим через делитель, образуемый этими резисторами, . Тогда

 

 

Далее задаются R₂₃R₁, находят величины сопротивления делителя, определяют мощность, рассеиваемую на них и конкретный тип каждого резистора.

 

 

 

 

Возьмем из стандартного ряда резистор R₁ с сопротивлением R₁=68 кОм и резистор R₂ с сопротивлением R₂=200 кОм.

Резистор R₃ должен быть высокоомным, чтобы не уменьшать входное сопротивление каскада. Обычно R₃=(2…3) МОм.

Возьмем R₃=2 МОм.

При необходимости регулировки  усиления резистор R₃ выбирают переменным (рис. 3). При этом глубина регулировки усиления может быть определена по формуле

 

 

 

4. Определяем емкость разделительного конденсатора на входе усилителя

 

где R_H – сопротивление источника входного сигнала; R_вх – входное сопротивление рассчитываемого каскада; М_н – коэффициент частотных искажений, вносимых входным каскадом на низких частотах; f_н – в герцах; R_н и R_вх – в омах.

 

Возьмем из стандартного ряда конденсатор с емкостью С₁=4,7 мкФ.

Величина входного сопротивления  каскада с использованием составного транзистора может быть найдена  по формуле

 

где h_11к – входное сопротивление выбранного типа транзистора при включении по схеме с общим коллектором; h_21к – коэффициент передачи тока транзистора в схеме с общим коллектором; R_экв – эквивалентное сопротивление нагрузки эмиттерного повторителя, равное

 

где - входное сопротивление последующего усилительного каскада.

 

 

Если значения h_11к и h_21к в справочнике не указаны, то их можно рассчитать по формулам

 

 

(h_11б и h_21б – входное сопротивление и коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме с общей базой).

 

3 Выбор операционного  усилителя

Последним этапом проектирования усилителя низкой частоты является выбор операционного усилителя.

Мы выбрали операционный усилитель 574 серии – ОУ 574УД1Б.

Микросхемы 574УД1, К574УД1 –  быстродействующий операционный усилитель  с высоким входным сопротивлением – результат значительного улучшения  динамических характеристик ОУ К140УД8. Схема включения приведена на рис. 4 (а,б), где показано два варианта выполнения цепей балансировки нуля.

Рис. 4. Схема включения  ОУ 574УД1 и К574УД1.

 

Ниже приведены характеристики операционных усилителей 574УД1 и К574УД1.

 

 

Полученный усилитель  низкой частоты, осциллограмма его  входного и выходного напряжения, спецификация элементов схемы изображены в приложениях А, Б, В к курсовому  проекту соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте  мы проектировали усилитель низкой частоты, который состоит из трех каскадов: неинвертирующий операционный усилитель, эмиттерный повторитель  и выходной бестрансформаторный  каскад усилителя низкой частоты.

Расчет усилителя состоит  из двух этапов:

1) Предварительный расчет. Задачами предварительного расчета  являются разработка технического  задания и составление структурной  схемы проектируемого усилителя.  При этом было необходимо ориентировочно  подобрать типы транзисторов  отдельных каскадов, допустимые  частотные и нелинейные искажения  и т.д.

2) Окончательный расчет. Эта часть проекта является  основной. Расчету и окончательному  выбору подлежат все элементы  схем отдельных каскадов (начиная  с последнего – оконечного) и  режимы работы усилительных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

 

 

Полученный УНЧ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Осциллограмма входного напряжения

Осциллограмма выходного  напряжения

ПРИЛОЖЕНИЕ В

 

Спецификация элементов

 

 

 

 

Список  используемой литературы:

 

1) Справочник по транзисторам  для профессионалов и радиолюбителей. Ерошенко В.В., Малакеев А.К., Поливанов  С.А. – Многоцелевое Творческое  Объединение «АРС», 1991. – 46 с.

2) Алексеев А.Г., Войшвилло  Г.В. Операционные усилители и  их применение. – М.: Радио и  связь, 1989. – 120 с.: ил.

3) Резисторы: Справочник/В.В.  Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич  и др.; Под ред. И.И. Четверткова  и В.М. Терехова. – 2-е изд., перераб.  и доп. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.: ил.