Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра „Комп’ютеризовані системи автоматики” Розрахункова робота з навчальної дисципліни „Електроніка та мікросхемотехніка” на тему: „Розрахунок типових вузлів електронних схем” Варіант 1.7.62 ; 4.11.3. 4.2.3. Розрахунок безтрансформаторного комплементарного підсилювача потужності на транзисторах № вар. PН (Вт) RН (кОм) Uвих.m (В) МН (дб) fН (Гц) fВ (кГц) RГ (кОм) TОС (оС)   62. - 7 5 1,8 30 30 5 +5 ( +60   Для розрахунку схеми задано: Рн – потужність на навантаженні; Rн – опір навантаження, Rг – опір джерела вхідного сигналу; fн – значення нижньої робочої частоти; fв – значення верхньої робочої частоти; Мн[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті; Мв[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті; Тос.мін,, Тос.макс – мінімальна і максимальна температура оточуючого середовища.
Рис. 4.2.3. Схема безтрансформаторного комлементарного підсилювача потужності на транзисторах Визначаємо максимальні амплітудні значення напруги і струму на навантаженні

Розраховуємо напругу живлення вихідного каскаду підсилення потужності
де
– напруга насичення вихідних транзисторів. Для потужних транзисторів переважно
. Приймаємо значення напруги живлення
. Визначаємо допустимі параметри вихідних транзисторів:


;
Вибираємо комплементарну пару вихідних транзисторів і записуємо значення їх електричних параметрів. Визначаємо амплітудне значення струму бази вихідного транзистора
Розраховуємо амплітудне значення напруги на базі транзистора

. Розраховуємо значення колекторного опору транзистора

Знаходимо струм колектора транзистора
в режимі спокою
Спад напруги на діодах
і
забезпечує необхідне зміщення робочої точки для транзисторів
,
і дозволяє усунути спотворення типу „сходинка”
. В якості діодів вибираємо діоди, в яких прямий сумарний спад напруги при струмі
дорівнює напрузі зміщення транзисторів
,
. Розраховуємо значення вхідного опору транзистора

Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
Розраховуємо опір резистора у колі зміщення фіксованим струмом бази транзистора

де
. Приймаємо значення опорів резисторів
Визначаємо еквівалентний опір навантаження підсилювального каскаду на транзисторі

Розраховуємо коефіцієнт підсилення першого каскаду на
за напругою

Визначаємо коефіцієнт підсилення за напругою вихідного каскаду підсилення потужності на транзисторах
і

де
− амплітудне значення напруги база-емітер транзисторів VT2 або VT3, яке відповідає зміні їх базових струмів при номінальному значенні вихідної потужності. Сумарний коефіцієнт підсилення за напругою всього підсилювача буде складати
Еквівалентний вхідний опір всього підсилювача з врахуванням впливу опору резистора

Вихідний опір всього підсилювача
Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між усіма конденсаторами схеми
, переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (Мн=100,05·Мн[дб] ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів


Приймаємо значення ємностей конденсаторів С1, С2 і С3 і вибираємо їх типи. 4.1.8. Розрахунок інвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі № варіанту Uвих m (В) Fн (Гц) Fв (Гц) RН (Ом) Tmin (oC) Tmax (oC)   3. 6 50 500 100 0 +60   Для розрахунку схеми підсилювача задано: Uвих.m − амплітудне значення вихідної напруги; Rн − опір навантаження; Ег − електрорушійна сила джерела вхідного сигналу; Rг − опір джерела вхідного сигналу; fн − нижня частота робочого діапазону частот; fв − верхня частота робочого діапазону; Mн(дб) − коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті; Тос.мін; Тос.макс − мінімальна і максимальна температури оточуючого середовища.
Схема інвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі Розрахунок починаємо з вибору типу інтегрального операційного підсилювача виходячи з таких умов
де
− максимальна додатна і від'ємна напруги на виході операційного підсилювача. Визначаємо максимальну швидкість наростання вихідної напруги, яку повинен забезпечити операційний підсилювач DA1
Вибираємо тип операційного підсилювача, який має такі електричні параметри: U±; Vмакс; Кu0 ; (Uзм /(Т (мкВ/оС); Rвх.д ; Rвих оп ; Івх ; Rн.мін ; Ек ; ΔІвх. Визначаємо необхідне значення коефіцієнта підсилення каскаду за напругою
Задаємося допустимим дрейфом вихідної напруги Едр, переважно
≈ (20 ( 100) мВ і визначаємо значення резистора зворотного зв'язку
де
– температурний дрейф різниці вхідних струмів,
Температурний коефіцієнт струму операційного підсилювача
залежить від температурного діапазону і знаходиться в межах (0,5 ( 1,5) % / oC. (Тoc – максимальна різниця температур оточуючого середовища
Знаходимо значення резистора R1 з умови забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення за напругою для інвертуючого ввімкнення
Розраховуємо значення вхідного опору каскаду для інвертуючого ввімкнення операційного підсилювача
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні, яке повинен забезпечити підсилювальний каскад
Максимальний струм, який може забезпечити безпосередньо сам операційний підсилювач, не може перевищувати значення
Транзистори VT1 і VT2 забезпечують підсилення за струмом і потужністю і являють собою комплементарний повторювач напруги. Ці транзистори повинні відповідати таким вимогам
Вибираємо типи транзисторів, для яких відомі електричні параметри: (мін; f(; Uке.доп; Ік.доп; rб ; Pк. доп. Визначаємо вихідний опір повторювача напруги на транзисторах VT1 і VT2
Визначаємо вихідний опір підсилювача з врахуванням загального від'ємного зворотного зв'язку
Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між конденсаторами схеми
, переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (Мн=100,05·Мн[дб] ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів С1 і С2:

Якщо С1 відсутній, то частотні спотворення визначаються тільки конденсатором С2. Визначаємо статичну похибку коефіцієнта підсилення каскаду за напругою