amplificator de 20w

8/17/2019 Amplificator de 20W

1/46

Coala

Mod Coala N Document Semnat. Data

Proiect de an

Tema: Calculul unui amplificator de frecvenţă joasă fără transformator la ieşire.

Scopul lucrării: Montarea teoretică a unui amplificator de frecvenţă joasă cutranzistori de putere ridicată.

Datele iniţiale:

Puterea utilă în sarcină 6 W

Rezistenţa omică a sarcinii 10 Ω

!recvenţa limită inferioară a "enzii de frecvenţă lucrătoare 20 Hz

!recvenţa limită superioară a "enzii de frecvenţă lucrătoare 50 kHz

Distorsiunile de amplitudine#frecvenţă admisi"ile la frecvenţalimită inferioară

! d"

Distorsiunile de amplitudine#frecvenţă admisi"ile la frecvenţalimită superioară

! d"

Distorsiunile neliniare admisi"ile 1#0 $

Diapazonul dinamic a semnalelor de intrare 5 d"

!%M a sursei de alimentare 2$5 m%

Rezistenţa omică a sursei de semnal 1$0 kΩ

&ama de temperaturi lucrătoare a mediului am"iant' min !0 0&

&ama de temperaturi lucrătoare a mediului am"iant' ma( '(0 0&

Cuprins

))T* +,T T-&10!


2/46

Coala


Capitolul *. Noţiuni teoretice*.*. Noţiuni +enerale despre amplificatoare de semnal de

frecvenţă joasă fără transformator la ieşire ...............................................,

*.). Scemotenica amplificatoarelor de putere în două etaje fărătransformator la ieşire -P!..................................................................../

Capitolul ). Calculul amplificatoarelor de frecvenţă joasă fărătransformator în două etaje de amplificare în putere

).*.*. Calculul etajului final contratimp ecipat cu tranzistoricompuşi în re+imul clasa 012...............................................................*/

).*.). Calculul etajului prefinal monociclu în re+imul clasa 0-2în cuplare rezistivă cu etajul final.........................................................))

).*., Calculul circuitelor de polarizare şi sta"ilizare a punctului static de funcţionare a etajelor finale şi prefinale.................................................)3

).*.4 Calculul coeficienţilor de armonici a etajelor final şi prefinalşi a +radului de reacţie ne+ativă +lo"ală necesară înasi+urarea factorului de armonici impus..............................................)5

).*.3 Calculul distorsiunilor de frecvenţă a amplificatoarelor de putere-P cuprins de o reţea de reacţie ne+ativă +lo"ală................................,)

).*./ Calculul reţelelor de reacţie ne+ativă +lo"ală RN& în-P "ietaje.............................................................................................,4

).*.6 Calculul factorului de amplificare în tensiune şi a numărului de etajeamplificatoare preliminare necesare.....................................................,3

).*.5 Calculul capacităţilor condensatoarelor decuplatoare Cd.ies şiCd.int şi a condensatorului de "locaj C%* utilizat în -P!7......................,/

).). Calculul etajului preliminar în conectare rezistivă#capacitivă8de tip RC9: ecipat cu tranzistori "ipolari în conectare %C.................,5

Capitolul ,. -le+erea amplificatorului operaţional

;nceiere..................................................................................................................3)1i"lio+rafie..............................................................................................................3,-ne(ă.......................................................................................................................34

,)T* +,T T-&10!


3/46

Coala


Capitolul *

.oţiuni teoretice

1$1 .oţiuni /enerale depre ampliicatoare de emnal de recenţă 3oaă ără tranormator la ie4ire

;n canalele de modulaţie în frecvenţă 8în canale postdetectoare9contemporane de emisie şi dispozitivelor radioreceptoare profesionale: dar deasemenea şi în diverse dispozitive de înre+istrare: o utilizare foarte lar+ă îşi+ăsesc -S!7! de calitate înaltă ecipate cu tranzistoare "ipolare şi cu tranzistoarecu efect de c?.

%le se caracterizează printr#o sta"ilitate înaltă în re+im de curent continuu:

sta"ilitatea coeficientului de amplificare şi a tensiunii semnalului de ieşire:distorsiuni liniare şi neliniare mici 8de fază şi frecvenţă9: nivel mic al z+omotului

propriu: un mare diapazon dinamic şi de asemenea +a"arit: masă şi preţ redus.Caracteristicile înalte ale acestor amplificatoare se asi+ură prin ale+erea

soluţiilor optimale ale scemelor electrice şi re+imurilor de lucru a etajelor:utilizarea elementelor termodependente şi a reţelelor de reacţie locală şi +lo"ală încurent şi tensiune atît după semnal cît şi după alimentare.

-S!7! se deose"esc de cele cu transformator în +eneral prin particularităţile de construcţie şi calcul a etajelor finale şi prefinale. -ceste

deose"iri sînt determinate de conectarea fără transformator a sarcinii e(terne latranzistoarele de ieşire ale acestor amplificatoare. Principalele caracteristici aleamplificatoarelor multietaj fără transformator în mare parte sînt determinate anumede proprietăţile etajelor de ieşire.

Scema de structură +enerală a unui canal de amplificare cu -S!7! poate ficonsiderată ca cea arătată în fi+ura a: unde -PS!7# amplificator de putere desemnal de frecvenţă joasă@ 1R-P# "loc de re+lare şi amplificare preventivă.

Numărul total de etaje a amplificatoarelor fără transformator depinde deutilizarea concretă a amplificatorului respectiv.

De remarcat că "aza tuturor variantelor posi"ile de amplificatoare fărătransformator o formează amplificatoarele de putere de frecvenţă joasă 8-P!79 cule+ături +alvanice între etaje şi cu le+ături +alvanice sau capacitive cu sarcinae(ternă: cuprinse de o reţea de reacţie ne+ativă +lo"ală 8RRN&9. -nume aceastăRRN în +eneral asi+ură un nivel înalt al indicilor -P!7.

;n raport cu ieşirea RRN se e(ecută paralel: adică în tensiune 8în curentcontinuu şi în curent alternativ9: ce este dictat de necesitatea sta"ilizării tensiuniide ieşire şi de micşorarea rezistenţei de ieşire a -P!7.

;n raport cu intrarea RRN se e(ecută paralel sau serie şi depinde de numărulde etaje ale -P!7 şi de posi"ilitatea acestor etaje de a defaza sau nu semnalulamplificat. Numărul de etaje a -P!7 în majoritatea cazurilor nu depăşeşte )#,:deoarece în cazul cuprinderii cu o RRN& a unui număr mai mare de , etaje este

4)T* +,T T-&10!


4/46

Coala


dificilă asi+urarea unei funcţionări sta"ile a -P!7. Cu toate acestea: tre"uie deremarcat că sta"ilitatea funcţionării în asemenea cazuri în principiu poate fiasi+urată prin conectarea în -P!7 a unor circuite speciale de corecţie.

;n caz +eneral semnalul sursei cu o tensiune electromotoare %surs şi cu oimpedanţă internă R + 8spre e(emplu de la detectorul dispozitivului deradiorecepţie9 se aplică la intrarea -P!7 printr#un "loc de re+lare al volumului şitem"rului semnalului şi al amplificării preventive al acestuia 81R-P9. 1locul susnumit permite re+larea şi asi+urarea unei puteri necesare a semnalului P∼ieş pesarcina e(ternă R s a -P!7 8spre e(emplu un me+afon electrodinamic: difuzor: etc.9şi a unei C-! necesară care influenţează tem"rul sunetului. 1R-P se simplifică

p


5/46

Coala


Atilizarea conectării după CC a tranzistorilor "ipolari este determinată deindicii calitativi înalţi ai etajului final 8distorsiuni liniare şi neliniare mici: z+omotmic: sta"ilitatea de amplificare înaltă9 ca rezultat al utilizării unei RRN de +radînalt 8β≥>:B9 caracteristică repetoarelor pe emitor 8cu o sin+ură insuficienţă careconstă în faptul că amplificarea în tensiune a repetorului pe emitor nu depăşeşteunitatea9. -ceastă RRN măreşte efectul de îm"unătăţire a indicilor -P!7 cuprinscu o RRN&.

e+ătura tranzistorilor etajului final cu sarcina e(ternă se e(ecută: saunemijlocit 8în acest caz se utilizează o sursă de alimentare "ipolarăadică douăsurse de alimentare identice cu o "ornă comună9: sau capacitiv 8aici se utilizează osin+ură sursă de alimentare9.

;n ce priveşte etajele prefinale ale -S!7! 8cît în -P!7: at


6/46

Coala


1$2$ Scemotenica ampliicatoarelor de putere n două eta3e ărătranormator la ie4ire 7P+T

Conectarea directă 8sau prin condensator9 a sarcinii e(terne în circuitul deieşire a elementelor active a amplificatorului permite e(cluderea din scema

etajului final a unei detalii nestandarde transformatorul de ieşire şi ca urmarelicidarea distorsiunilor de fază: de frecvenţă şi a celor neliniare introduse de el:micşorarea dimensiunilor: a masei: a preţului de cost şi perfecţionarea tenolo+ieide producere. -nume prin aceste cauze se e(plică marele interes faţă deamplificatoarele de frecvenţă joasă fără transformator la ieşire. ;nsă e(cluderea dinscemă a transformatorului de ieşire creează unele dificultăţi în asi+urarea a uneivalori optimale a rezistenţei de sarcină a elementului amplificatorului. Conectareadirectă 8sau prin condensator9 a sarcinii e(terne la amplificatorul fără transformator la ieşire se recomandă doar numai în cazurile c$9 ca şi în etajele cu transformator la ieşire: însărandamentul real: de re+ulă: se dovedeşte a fi mai mare dec


7/46

Coala


-ici tranzistorii de ieşire G4 şi G3 sînt de aceeaşi structură: iar tranzistoriiG) şi G, de putere relativ mică sînt complementari. 1raţul etajului final petranzistorii G) şi G4 prezintă un repetor pe emitor du"lat: iar cel pe tranzistoriiG, şi G3 scema du"lată cu %C cu o reacţie ne+ativă de *>>$ paralelă în

raport cu ieşirea 8după tensiune9 şi serie în raport cu intrarea 8în circuitul emitor G, se aplică toată tensiunea de ieşire a etajului9. Parametrii acestor "raţecorespund unii altora: deoarece scema du"lată în conectare %C cu o reacţiene+ativă de *>>$: paralelă la ieşire 8în tensiune9 şi serie la intrare: ca şi repetorul

pe emitor du"lu: se caracterizează prin coincidenţa semnalelor de ieşire şi deintrare după fază: prin impedanţe de ieşire mici: impedanţe de intrare mari şi cu uncoeficient de transfer în tensiune aproape unitar. Rezistoarele R %) şi R %, conectateîntre "aza şi emitorul tranzistorilor G) şi G, îm"unătăţesc sta"ilitatea termică aetajului. Rezistenţa lor se ale+e de apro(imativ 83÷*>9 ori mai mare ca rezistenţade intrare în curent alternativ R int.G4 şi R int.G3 a tranzistorilor G4 şi G3 lavaloarea ma(imă a semnalului de intrare. -le+erea acestor rezistenţe de valoaremai mică măreşte sta"ilitatea termică de re+im însăşi micşorează amplificarea dincauza şuntării lor considera"ile a circuitelor de intrare a tranzistorilor G4 şi G3în curent alternativ. Perecile de tranzistori conectaţi serie G): G, şi G4: G3tre"uie alese după coeficientul de amplificare în curent )*% şi frecvenţa limită f )*%cu o a"atere a acestor valori de cel mult 8*>÷)>9$. ;n cazul unor a"ateri mai marişi utilizării considera"ile a tensiunii colector pot apărea distorsiuni neliniarecondiţionate de limitarea semnalului.

;n etajul final nu mai căutînd la faptul că sarcina e(ternă este conectatădirect la ieşirea circuitului tranzistorilor: curentul ce cur+e prin sarcină nu conţinecomponenta continuă: deoarece componentele curentului continuu de ieşire a

"raţelor sînt e+ale ca valoare dar opuse ca sens. Respectiv pierderile sursei de

5)T* +,T T-&10!


8/46

Coala


alimentare în sarcină lipsesc şi tensiunea dintre colector şi emitor la fiecaretranzistor a etajului final va fi de >:3%al. Componentele alternative a curenţilor din

"raţe cauzate de semnalul de intrare în re+imul clasa 012 trec prin sarcină succesivfiecare semiperioadă a semnalului: creînd pe sarcină o tensiune alternativă desemnal cu amplitudinea Am.ieş.

ranzistorul G* din etajul prefinal monociclu conectat după scema %C şi

care lucrează în re+imul clasa 0-2: este alimentat cu tensiunea % al. e+ăturatranzistorului G* a etajului prefinal cu etajul final este rezistivă@ în scema dele+ătură intră rezistorul R c* în circuitul colector al tranzistorului G*.

Cu ajutorul termorezistorului R se o"ţine tensiunea de polarizare atranzistorilor G) şi G, a etajului final şi totodată se realizează termosta"ilizareacurenţilor colector de repaus a acestor tranzistori. Cu scopul simplificării o"ţineriire+imului de termosta"ilizare necesar: în paralel cu termorezistorul R seconectează o rezistenţă de şunt R H de valoare presta"ilită. re"uie de remarcat căvaloarea rezistenţei R IIR HER JR HI8R KR H9 de re+ulă este mult mai mică ca

rezistenţa colector R c*. De asemenea tre"uie de remarcat că în locultermorezistorului R pentru polarizare şi termosta"ilizare poate fi folosită o diodă8linie punctată pe fi+ura *9 sau cC* a tranzistorului G* este utilizatăsta"ilizarea emitor cu ajutorul rezistorului R %*. Cu cît este mai mare valoarearezistorului R %* şi cu cît este mai mică valoarea rezistenţei divizorului de tensiune

R D*ER )IIR *ER *JR )I8R *KR )9 cu atC* al tranzistorului G*. Pentru

preînt


9/46

Coala


După principiul de funcţionare scema din fi+.) nu se deose"eşte de cea dinfi+.*. re"uie doar de menţionat funcţia deose"ită a condensatorului Cd.ieş: pe careel îl îndeplineşte în etajul final la funcţionarea lui în re+imul clasa 012: împreună

cu funcţiile de "ază de deconectare a sarcinii e(terne R s de la tranzistoarele deieşireG4 şi G3 în curent continuu şi conectarea acestora în curent alternativ.-cest condensator încărcîndu#se pînă la >:3%al la conectarea scemei joacă rolul desursă de alimentare pentru "raţul inferior a etajului final în acele semiperioade alesemnalului în care "raţul de jos se descide: iar cel de sus se încide: întrerupîndalimentarea "raţului inferior de la redresor. De remarcat că în procesul de "locareşi de"locare succesivă "raţelor: tensiunea pe condensator va varia nesemnificativ:crescînd datorită încărcării în timpul funcţionării "raţului de sus şi descrescînddatorită descărcării parţiale în timpul funcţionării "raţuilui de jos. ;nsă această

variaţie de tensiune ce are loc pe condensatorul Cd.ieş poate fi redusă pC, a tranzistorulului G,. otodată: concomitent cu polarizarea în scemă secrează o RRN& 8cuprinde toate etajele9 paralelă: şi în raport cu intrarea: şi în raport

cu ieşirea. Cule+erea paralelă a semnalului de reacţie ne+ativă de la ieşirea scemeiînseamnă că reacţia ne+ativă va fi în tensiune: şi în curent continuu: şi în curentalternativ 8în semnal9.

*>)T* +,T T-&10!


10/46

Coala


;n ce priveşte reacţia ne+ativă +enerală în tensiune alternativă 8după semnal9:ea va micşora distorsiunile de fază: distorsiunile de frecvenţă: distorsiunileneliniare şi va majora sta"ilitatea coeficientului de amplificare. Plus la aceasta:tre"uie de remarcat că deoarece reacţia ne+ativă +enerală în tensiune alternativăeste paralelă în raport cu intrarea: ea va micşora impedanţa de intrare şicoeficientul de amplificare în curent 8şi respectiv coeficientul de amplificare întensiune9 al scemei. -cest moment tre"uie luat în consideraţie în timpul calcululuiscemei. Dacă +radul de reacţie în semnal va fi mai mic ca cel calculat la

proiectare 8din punct de vedere al micşorării distorsiunilor neliniare şi defrecvenţă9 atunci ea poate fi e(clusă: înlocuind rezistorul R * cu două rezistoare şiintroduc


11/46

Coala


re"uie de menţionat: că în toate scemele analizate valoarea mare aamplitudinii tensiunii de ieşire a etajului prefinal Am.ieş*EA1)8,9KAm.ieş necesită şi ovaloare mare a amplitudinii componentei alternative de curent colector 8curent desemnal9 de la tranzistorul G* prin rezistorul R C* în circuitul colector a acestuitranzistor ceea ce impune mărirea puterii tranzistorului respectiv. ;n caz denecesitate aceste mărimi 8curentul şi puterea9 pot fi reduse prin c


12/46

Coala


Din altă parte rezistorul R în curent continuu e conectat în raport cu sursa dealimentare în serie cu R C*: deoarece rezistenţa rezistorului R tre"uie să fie mai micăca a rezistorului R C* pentru a reduce pierderile tensiunii de alimentare. De re+ulărezistenţa R se ale+e din condiţiile 83÷*>9R s ≲R ≲ 8>:*÷>:)9R C*. ;n ce priveştevaloarea capacităţii condensatorului C ea se ale+e din condiţia *I8ω jC9≲RI83÷*>9.

;n înceierea analizei scemelor din fi+urile *...3 tre"uie de menţionat

următoarea.Structurile tranzistorilor utilizaţi în aceste sceme în caz de necesitate pot fi

scim"ate cu scim"area concomitentă a polarităţii tensiunii de alimentare. Spre

e(emplu: dacă în etajul prefinal în loc de tranzistorul de structură n#p#n 8cum este

arătat în fi+urile analizate9 va fi utilizat un tranzistor de tip p#n#p şi în acest caz va

fi nevoie de scim"at polaritatea sursei de alimentare şi respectiv structurile

tranzistorilor G): G,: G4 şi G3' în loc de G) va fi un tranzistor p#n#p: în loc

de G,#tranzistor n#p#n: în loc de G4 şi G3#tranzistori p#n#p.

*,)T* +,T T-&10!


13/46

Coala


Gariantele analizate de etaje finale şi prefinale formează "aza multor circuiteamplificatoare de semnal de frecvenţă joasă fără transformator utilizate în practică.%le pot fi complicate prin introducerea diverselor circuite suplimentare careîm"unătăţesc caracteristicile de e(ploatare a amplificatoarelor 8spre e(emplu: acircuitelor de protecţie a tranzistoarelor de ieşire în caz de scurtcircuit în sarcină@circuite de corecţie: etc.9.

;n înceierea acestui capitol menţionăm: că dacă sursa de semnal cerută cu o!.%.M. %surs şi cu o rezistenţă internă R surs nu asi+ură la intrarea amplificatorului de

putere din scemele din fi+.*...3 nivelul necesar de tensiune şi curent Am.int* şi m.int*necesar pentru o"ţinerea în sarcina R s a nivelului tensiunii de ieşire Am.ieş cerut şi

puterii de ieşire Pieş cerute de semnal util: atunci la intrarea acestor etaje seconectează sau etaje monociclu cu conectare rezistiv#capacitivă sau +alvanică: sauamplificatoare operaţionale cu un coeficient de amplificare ce asi+ură mărimileAm.int* şi m.int* necesare. -ceste etaje suplimentare sînt amplasate în 1R-P#ul dinscema "loc: fi+.a.

Ca e(emplu: în fi+.6 este prezentată scema posi"ilă a unui amplificator de putere cu 4 etaje cu două etaje preliminare ecipate cu tranzistorii G prel.* şi G prel.).1aza acestui amplificator o constituie scema etajului final cu tranzistori compuşicuasi#complementari G)#G, şi G4#G3 şi etajul prefinal cu tranzistorul G*care prezintă o oarecare modificare a scemei -P!7 în două etaje arătată în fi+.,.Modificarea constă în înlocuirea elementelor de polarizare şi termosta"ilizare R 8cu şuntul R H9 prin diodele GD* şi GD)@ în adău+area circuitului special RC pentrusimplificarea condiţiilor de lucru a tranzistorului prefinal G* şi adău+arearezistenţelor de reacţie R O4 şi R O3 în circuitele emitor ale tranzistorilor de ieşire G,

şi G4 cu scopul de simetriza "raţele etajului contratimp. ;n principiu nescim"atăîn această modificaţie rămGD practicrămCsta"ilizat al tranzistorului G*: care este considera"il mai mare dec1) şi i1>, ai tranzistorilor G) şi G,. ;n rezultat se micşorează cădereade tensiune pe fiecare diodă de la A>GD.* la A>GD.) 8fi+./9 care duce la micşorareacurenţilor de polarizare i>1) şi i>1, ce contravine creşterea curenţilor i>C) şi i>C,.!iindcă caracterul de scim"are a CG- a diodelor şi a CG- de intrare a

*4)T* +,T T-&10!


14/46

Coala


tranzistorilor este asemănător: atunci termosta"ilizarea prin utilizarea diodelor estemult mai efectivă dec


15/46

Coala


frecvenţele limită a "enzii de frecvenţe lucrătoare f s şi f j: valoarea ma(imadmisi"ilă a nivelului distorsiunilor de frecvenţă la e(tremitatea "enzii frecvenţeide lucru M j.dat şi Ms.dat: diapazonul temperaturilor de lucru a mediului m.min şi m.ma(:nivelul admisi"il al coeficientului de armonici -.dat: coeficientul de micşorare asarcinii S: ce caracterizează insta"ilitatea tensiunii de semnal la ieşireaamplificatorului: !.%.M. a sursei de semnal %surs: rezistenţa internă a sursei de

semnal R surs.-le+erea scemei corespunzătoare se face în conformitate cu recomandările

e(puse mai sus şi cu luarea în vedere a puterii de ieşire necesare.;n capitolul trei este prezentată consecutivitatea apro(imativă a calcului

amplificatoarelor fără transformator cu -P!7 în două etaje: cu etaj final contratimpcomplicat pe "ază de tranzistori compuşi 8fi+., şi 69 în re+im de lucru clasa 012.

*/)T* +,T T-&10!


16/46

Coala


&apitolul 2&alculul 7P+8 n două eta3e

2$1$ &alculul eta3ului inal contratimp ecipat cu tranzitoricompu4i n re/imul claa 7"

Calculul etajului contratimp ecipat cu tranzistori compuşi în re+im clasa0-12 ecipat cu ) surse de alimentare se efectuează în următoarea consecutivitate'iniţial se calculează "raţele scemei ecipate cu tranzistori de ieşire de putere şistructură identică G4 şi G3: apoi se calculează "raţele cu tranzistoriicomplementari G) şi G,. Calculul se efectuează pentru "raţul G) şi G4: ceformează repetorul pe emitor compus: iar datele o"ţinute se utilizează pentru aldoilea "raţ.

Determinăm puterea ce tre"uie să asi+ure tranzistorul etajului final cu

considerenţa pierderii în reţea de reacţie ne+ativă 8coeficient prestabilit 9'W W P P ies EA 3.*/*3*:**:*N

) =⋅=>

Se determină valoarea amplitudinii tensiunii colector de curent alternativ aG4 8valoarea amplitudinii tensiunii de semnal dintre colectorul şi emitorul VT49'

V W R P U s EAmc *6:*5*>3.*/)) N

)

N

4 =Ω⋅⋅=⋅⋅=

Se determină tensiunea colector în punctul static de funcţionare a G4'V V V U U U

cmcC /6:*B3:**6:*5

4min44> =+=+=

unde' ACmin4 tensiunea colector minimală care desparte porţiunea neliniară acaracteristicilor de ieşire a tranzistorului: e+ală apro(imativ cu 8*:)Q*:,9A sat şi

care nu depăşeşte 8*...)9G. Asat Se ia din îndrumar 'Se determină valoarea tensiunii de alimentatre a tranzistorilor'V V U E C al 4>/6.*B)) 4> =⋅=≥

şi ale+em cea mai apropiată de valoarea din standardul nominal 8aici am ales cu unmic adaos9.

Cu toate acestea: tre"uie de conştientizat că: în etajul final: majorarea % al vaduce la micşorarea coeficientului de utilizare a tensiunii colector ( ). > 4 3Iies m ies C U U ξ =

şi a randamentului circuitului de ieşire: cu ce tre"uie să ne conformăm.

Se calculează amplitudinea curentului alternativ colector al tranzistoruluiG4'

AV

i R

U c

s

mcmc 5*6:*

*>

*6:*54ma(

44 =Ω

=≈=

Se calculează puterea ma(imă disipată pe colectorul G4'W W P P EAc ,,:,3.*/)>):>)>):>

)4ma( =⋅=⋅=

Se ale+ tranzistorii G4 şi G3 după următorii parametri'a! V E U U al C Cadm )>5:46):*9)8):* 4> =⋅≈⋅≥b! )6:)5*6.*)3:*):* 4ma( =⋅=⋅≥ Ai cCadm

*6)T* +,T T-&10!


17/46

Coala


c! W P P cadmT C ,,:,4ma(ma(.. =≥

d! "#$ "#$ f f s B>,>,4 =⋅=⋅≥

e! %&'E (&)*4+

din aceste considerente s#au ales tranzistorii'

7m ale conorm Paramaetrilor calculati tranzitorul:

9T 1;" ază: V U Cadm />=

B)3:)=Cadm W P admT C )3ma(.. =

,#$ f ,=

%&'E (&)*4+Deci radiatorul va fi de o suprafaţă'

[ ] ))4ma(ma(ma(

4ma( 5:6B

34:43>*3>

4.4*4>>*4>>cm

W

W cm

R P T T

P S

-mcm -

C =⋅−−

⋅=

⋅−−

⋅=

notă' se ale.e unul standard de suprafa/0mai mare1 sau se face unul aparte! Calculele se v#or face în continuare pentru aceşti tranzistorii.

Pe familia de caracteristici de ieşire se duce dreapta de sarcină: iar în lipsa ei

se calculează: adică pentru construirea dreptei de sarcină sunt necesare următoare

calculele'

*. Se determină tensiunea de lucru la curentul colector nul'V V E U al C ,>/>3:>3:>4> =⋅=⋅=

). Se determină tensiunea de lucru la curentul colector ma(imal'V V V U U u mC C C )6.**6/:*5,>44>4min =−=−=

,. Coeficientul de utilizare a tensiunii colector'

/):>,>

6/:*5

4>

4ma( ===

V

V

U

U

C

mC ξ

4. Galoarea curentului în punctul static de funcţionare'mA Aii cC ):B,,4.)>4:>>4:> 4ma(4> =⋅=⋅≈

3. Galoarea medie a curentului'

A Ai

i C Cmed 64:>*4:,

,4.)4ma(34 ===−

π

/. Galoarea medie a puterii'W AV i E P Cmed al 4.4464:>/>343>4 =⋅=⋅≈ −−

6. Curentul de repaos "ază'

mAmA

%

ii

E

C 2 6):,

)3

4:B,

min)*

4>4> ===

5. Curentul ma(im "ază'

mA A

%

ii

E

C 2 B,

)3

,4.)

min)*

4ma(4ma( ===

B. -mplitudinea ma(imă a curentului alternativ "ază'

*5)T* +,T T-&10!


18/46

Coala


mAi%

ii 2

E

mC m2 B,4ma(

min)*

44 ===

Construim dreapta de sarcină'

Se calculează valoarea medie a curentului şi puterii consumate de la sursa dealimentare de către circuitele colector ale tranzistorilor G4 şi G3 la valoareanominală a puterii de ieşire' iCmed4#3≈ iCma(Iπ E*:5*6I,:*4E>:35-

P>4#3≈ %al ⋅iCmed4#3 E5>J>:35E4/.)B?Din caracteristica dinamică de ieşire a G4: +ăsim curentul de repaos i>"48i>"4E>.>)m-9 curentul "ază ma(im i "ma(4 şi amplitudinea de curent alternativ "ază

m"4' m14E i1ma(4# i>14≈ i1ma(4

;n lipsa caracteristicilor statice: aceşti curenţi pot fi determinaţi din relaţiile' i>14E i>C4I)*%minE>.>3-I)3E>.>>)-

i1ma(4E iCma(4I)*%minE*:5*6-I)3E>.>6- m14unde valoarea minimă a coeficientului de amplificare )*%min se utilizează cu scopulde a ţine cont de împrăştierea parametrilor tranzistorilor.

NL' re"uie de menţionat 8o"servat9 faptul că valorile i>14 şi i1ma(4: în +rafic şi

cele calculate diferă cu cîteva zecimi sau unităţi. -cest lucru se datoreazăunei oarecare erori în construirea +raficului.

;n continuare se construieşte caracteristica dinamică de intrare a G4 pentrucare calculăm'

*. -mplitudinea tensiunii alternative la intrarea tranzistorului G4'V V V U U U 2 2m2 3:,3:*34>4ma(4 =−=−=

). Rezistenţa de intrare în curent alternativ a tranzistorului G4 81#%9'

Ω==== 3>>6.>

3:,

4

44int**

A

V

U R%

m2

m2VT EC

Caracteristicile de intrare 8aici la Uc()V 9'

*B)T* +,T T-&10!


19/46

Coala


%fectuăm calculele pentru tranzistorii G):G,.

*. Se calculează rezistenţele rezistoarelor'9)4846>43>3>B/ 344int34 E STAS R R R R R E E VT E E −Ω==⇒Ω=Ω⋅=⋅==

Notă' Se ale. valori standarde pentru re$istoare1 ele se vor utili$a înmonta-ul respectiv1 dac0 este ca$ul!

). Se determină rezistenţa de intrare ecivalentă în curent alternativ atranzistorului G4: cu consideraţia rezistenţei de şunt R %)'

Ω=Ω+ΩΩ⋅Ω

=+⋅

= *B:4346>3>

46>3>

)4int

)4int4int

E VT

E VT

R R

R R R

,. Se determină curentul de repaos pe tranzistorul G)' A

V A

R

U ii

E

2 2C >>3.>

46>

3:*>>).>

)

4>4>)> =Ω

+=+=

4. Se determină amplitudinea curentului alternativ pe tranzistorul G)'

AV

R

U m2mC >5:>

*B.43

3:,

4int

4) =Ω

==

3. Se determină amplitudinea tensiunii de ieşire a tranzistorul G)'V V V U U U miesm2mies /6.)**6:*53:,4) =+=+=

/. Se determină valoarea tensiunii colector în p.s.f. a tranzistorul G)'

V V V U E U 2al C 3:,53:*5>3:>3:> 4>)> =−⋅=−⋅=6. Se determină curentul ma(im pe colectorul tranzistorului G) 8la putereade ieşire nominală9'

A A A ii mC C C >53:>>5:>>>3.>))>)ma( =+=+=

5. Se determină puterea ma(imă disipată pe colectorul G)'

W mAV U

P P mC miesiesc *5.>)

>5:>/6.)*)>):>

))>):>)>):> )) ,))ma( =

⋅⋅=⋅=⋅= −

B. Calculăm valoarea minimă a tensiunii colector#emitor a lui G) la puterede ieşire nominală'

V V V U U U miesC C 5,.*//6.)*3.,5))>)min =−=−=

*>.Determinăm valoarea medie a curentului şi puterii a"sor"ite de la sursăde G) şi G,'

)>)T* +,T T-&10!


20/46

Coala


W AV i E P

A Ai

i

Cmed al

C Cmed

4.)>,.>5>

>,.>*4:,

>53:>

,),>)

)ma(

,)

=⋅=⋅≈

===

−−

−π

**.Determinăm parametrii necesari pentru G) şi G,'a! V E U U al C Cadm 46):*9)8):* 4> =⋅≈⋅≥

b! Ai cCadm **.>):* )ma( =⋅≥

c! W P P cadmT C *5.>)ma(ma(.. =≥d! "#$ f f s% *)>4)* =⋅≥

e! %&'E (&)*4+

S#au ales tranzistorii' deorece ei sunt complementarii'9T !15? =

A Cadm 3.*=W P admT C *ma(.. =

,#$ f ,=

%&'E (&)*4+

Construim caracteristicile statice de intrare ale lui G)'

Caracteristica dinamică a G)

Deci se pot calcul 8măsura9 unele caracteristici necesare'

)*)T* +,T T-&10!


21/46

Coala


mA%

A A

%

i

mA A

%

ii

E

mcm2

E

C 2

E

C 2

).,

>>,4:>)3

>53.>

).>)3

>>3.>

min)*

))

min)*

)ma()ma(

min)*

)>)>

==

===

===

Reprezentăm +rafic caracteristica de intrare a tranzistorului G)'

Caracteristica dinamică de intrare a G)

Deci putem determina'V V V U U U 2 2m2 3:,3:*3)>)ma() =−=−=

Determinăm rezistenţele de intrare ale tranzistorului G)'

Ω=== " mA

V

U R

m2

m2VT >B.*

).,

3:,

)

))int

-flăm amplitudinea tensiunii de e(citare pentru "raţele de sus şi de jos aetajului final complicat'

V V V V U U U U

V V V V U U U U

mC m2m2m

mC m2m2m

*6:)3*6:*55:,5:,

*6:)3*6:*53:,3:,

43,,int.

44))int.

=++=++=

=++=++=

Rezistenţele de intrare în curent alternativ a "raţelor de sus şi de jos aetajului final'

Ω==== " mA

V

U R R

m2

m 56:6):,

*6.)3

)

)int.,int)int

Se determină puterea necesară pentru e(citarea etajului final'mW mAV U P m2m )6:4>):,*6:)33:>3:> ))int.,)int =⋅⋅=⋅⋅=−

Se determină coeficienţii de amplificare'

6):>*6:)3

*6:*5

,6))6:4>

*3

)min

.

,)int

..

===

===−

V

V

U

U 3

mW

W

P

P 3

t

miesies fin

iesies fin p

)))T* +,T T-&10!


22/46

Coala


ensiunea sumară de polarizare a tranzistoarelor G): G, şi G4 a etajuluifinal'

V V V V U U U U 2 2 2 2 3:43:*3:*3:*4>,>)>,)> =++=++=−Care se asi+ură prin intermediul rezistoarelor R şi R H 8sau a diodelor GD* şi

GD)9 unite în paralel.

),)T* +,T T-&10!


23/46

Coala


&alculul eta3ului preinal monociclu n re/im claa A7B cu cuplare rezitiă aeta3ului inal

Date iniţiale pentru calculul etajului prefinal monociclu ecipat cutranzistori G* în re+imul clasa 0-2 cu cuplare rezistivă cu etajul final sîntrezultatele de calcul a circuitului "ază a tranzistorilor etajului final şi

particularităţile e(puse mai sus cu privire la construcţie scemelor fără

transformator. ranzistorul etajului prefinal tre"uie să asi+ure la intrarea etajului final otensiune de semnal U m!int&: adică o tensiune U m!ieş(U mC'(U m!int& apropiată detensiunea de alimentare +1)E al a fiecărui "raţ. De aceea: de la tranzistorul etajului

prefinal se cere o utilizare ma(imă a tensiunii de alimentare colector.ensiunea colector de curent continuu U +C' a tranzistorului G* va fi'

*. Se determină tensiunea colector de curent continuu a tranzistorului G*'

V U U

V U

V V V V U U E U

2VT 2VT

RE

RE 2VT al C

3:*

*

3.,6*3:*5>3:>3:>

)>,>

*>

*>,>*>

==

==−−⋅=−−⋅=

Notă' U +RE' se ale.e în limite de pîn0 la +1+)E al 1 care1 de obicei1 este+1)!!!5V!

). Cu toate acestea G* tre"uie să satisfacă condiţia'V V V U U U U U C mC mC C *6:)/**6:)3*min)int.*min**> =+=+≥+=

Notă' U C!min!' se ale.e mai mic0 decît +1)!!!'V!,. Se calculează valoarea minimală admisi"ilă a curentului colector 8re+im

liniar9'mAmA mA i m2m2C ,):>).,*:>*:>9*...3:>89*:>...>3:>8 ))*min =⋅=⋅=≥⋅≈

4. Se determină rezistenţa R c* din circuitul colector a tranzistorului G*'

9)4 T 8,/>>

,,/>>>>,):>>>,).>

*6:)33:*3:*5>3:>3:>

*

*min)

)int.4>)>*

E STAS R

A A

V V V V

i

U U U E R

C

C m2

m 2 2al C

Ω=

Ω=+

−−−⋅=

+−−−⋅

=

Notă' Se ale. valori standarde pentru re$istoare1 ele se vor utili$a înmonta-ul respectiv1 dac0 este ca$ul

3. Se determină curentul colector al G*'

AV V V

R

U U E i

C

2 2al C >*>).>

,/>>

3:*3:*5>3:>3:>

*

4>)>*> =

Ω

−−⋅=

−−⋅=

/. Se calculează puterea de disipare colector a G*'W AV P iU P admT C C C C ,5.>>*>):>3:,6ma(.*>*>*ma( =⋅=≤⋅=

6. Se calculează amplitudinea curentului de semnal prin R c*'

AV

R

U

C

mmRC >>/B:>

,/>>

*6.)3

*

)int.* =Ω

==

5. Se calculează componenta alternativă sumară a curentului colector la G*'mAmAmA mRC m2mC *:*>B:/):,*)* =+=+=

B. Se calculează valoarea ma(imă a curentului colector a G*'mAmAmA ii

mC C C

,:)>>*>*:>>*>):>**>*ma( =+=+=*. Se ale+e tranzistorul G* cu caracteristicile mai mari decît cele calculate'

a! V E U U al C admC 45):*9)8):* 4>. =⋅≈⋅≥

)4)T* +,T T-&10!


24/46

Coala


b! mAmAi C admC 4):)5*:B/4:*4:* *ma(. =⋅=⋅≥

c! W P P C admT C ,5:>*ma(ma(. =≥

d! "#$ f f s E % *)>4)* =⋅≥

e! %&'E (6+*')+

7m ale conorm Paramaetrilor calculati tranzitorul:9T !102 C ază:

V U Cadm 3>= A Cadm ,=

W P admT C *ma(.. =

,#$ f ,=

%&'E (&)*4+

). Se calculează rezistenţa sarcinii colector G* în curent alternativ'

Ω=Ω+ΩΩ⋅Ω=

+⋅= "

" " " "

R R R R R

C

C C 45.)

56:6/:,56:6/:,

)int*

)int*

*

,. Se calculează curenţii'

mAmAiii

mAmAiii

mAmA

%

i

i

mAmA

%

ii

mAmA

%

ii

2 2m2

2 2m2

E

C 2

E

C

2

E

C

2

4>4:>4>5:>5*):>

,B3:>>*)5:>4>5:>

>*)5:>)3

,):>

5*):>)3

,:)>

4>5:>)3

):*>

*>*ma(

U

*

*min*>

V

*

min)*

*min*min

min)*

*ma(

*ma(

min)*

*>

*>

=−=−=

=−=−=

===

===

===

)3)T* +,T T-&10!


25/46

Coala


Caracteristica dinamică a G)

Caracteristica dinamică de intrare a G)

Calculăm rezistenţa de intrare a tranzistorului G*'

Ω=−−

=−−

= " mAmA

V V

ii

U U R

2 2

2 2VT /,:3

>*)5:>5*):>

3:>3

*min*ma(

*min*ma(*int

Se determină puterea de"itată de G*: care tre"uie să satisfacă condiţia'mW P W mAV U P mC mC iesVT )6:4>*)6*:>*:*>*6:)33:>3:> ,)int**

N

* =≥=⋅⋅=⋅⋅= −

)/)T* +,T T-&10!


26/46

Coala


&alculul circuitelor de polarizare 4i ta>ilizare a eta3elor inale 4i preinale

Reieşind din tensiunea de polarizare cerută a etajului final: la temperatura decameră normală: determinăm rezistenţa rezultantă a unirii în paralel R şi R S'

B6:>3:*3:*3:*

9)>4>8,*>):)*

9)>8*>):)*

43>>>):>>*>):>

3:*3:*3:*

>>,

4>,>)>

>

ma(.

,

)>*>

4>,>)>

=++

−⋅⋅⋅−=

++−⋅⋅⋅

−=

Ω=−

++=

−++

=

−−

V V V

C C

U U U

C T nm

mA A

V V V

ii

U U U R

2 2 2

m

P

2C

2 2 2

TS

Din îndrumar ale+em un termorezistor cu o aşa valoare a coeficientuluine+ativ de temperatură a rezistenţei ( )$T α la un +rad celsius: ca micşorarearelativă să satisfacă condiţia mWmP' aceta se ale+e din seria >5/43>3,/

*>43>

9)4 T 83,/4:3)B5:>B6:>

95:>*843>9*8

)> −Ω=⇒Ω=Ω−ΩΩ⋅Ω=

−⋅

=

Ω=⇒Ω=−−Ω

=−−

=

° ,,T R R R

R R R

E STAS Rmm

m R R

T

TS S

T TS C T

S

T P

T TS

S

Notă' re$istoarele RT şi R7 se ale. respectiv1 dup0 standardele de stat1 RT este unre$istor variabil 8de obicei se ia de tip A9!

Mai departe se calculează electrocomponentele circuitelor de o"ţinere a polarizării şi sta"ilizării curentului colector i+C' a lui G* din etajul prefinal. ;n procesul de calcul tre"uie de ţinut cont de faptul că termosta"ilitatea curentului i >C*tre"uie să fie destul de înaltă în comparaţie cu valoarea mică a tensiunii remanentea colectorului uCmin' a lui G* şi dependenţei eficacităţii de termocompensare înetajul de ieşire de +radul de termosta"ilitate a curentului i>C*.

%fectuăm calculul pentru determinarea rezistenţelor R *: R ): R %*'*. Se determină căderea de tensiune pe rezistorul R %*'

V V V U

U U E U

RE

2VT C al RE

*3:,63:*4>*>

,>*>*>

=−−=−−=

). Se ale+e rezistenţa rezistorului R %*: care se determină cu relaţia'

9)4 T 8*>>

)/:B44>5:>):*>

*

*

*>*>

*>*

E STAS R

mAmA

V

ii

U R

E

2c

RE E

Ω=

Ω=+

=+

=

Notă' Cu cît e mai mare R E': cu atît mai mare este +radul de reacţie ne+ativălocală în curent continuu şi ca urmare este mai efectivă sta"ilizareacurentului colector i+C' în PS!. ;n calculul rezistenţei R E' tre"uie presta"ilităo valoare ma(imă U +RE'.

,. Se determină rezistenţa de sarcină în curent continuu'Ω=Ω+Ω+Ω=++== " R R R R E TS C C *3:4*>>43>,/>>***

Pentru a calcula >Cadmi∆ se construieşte dreapta de sarcină în curent continuufolosind familia de caracteristici statice de ieşire a G*.

)6)T* +,T T-&10!


27/46

Coala


4. Rezistenţa sumară R D* şi rezistenţele R * şi R ) se +ăsesc cu relaţiile'

)*

)**

R R

R R R : +

⋅=

unde i :' curentul continuu ce cur+e prin divizorul de polarizare "ază a G*şi de ale+e din relaţia'

mAmAii 2 : ,/:*3B):*59*>...,8 *>* =⋅=⋅=

3. Se mai calculă şi valoarea rezistenţei R * şi R ) din punct de vedere arespectării condiţiilor de asi+urare a tensiunii şi curentului de polarizare'

9)4 T 84B:/*)5:/,):44>5:>

/5>,):44>3:>

9)4 T 8/5>36534.>5

*3:*

*

**>

)**

)

*

*>*>)

E STAS " R" mAmA

mAV

ii

Ri E R

E STAS RmA

V V

i

U U R

: 2

:al

:

RE 2

Ω=⇒Ω=+

Ω⋅−=

+−⋅

=

Ω=⇒Ω=⋅+

=+

=

deci'

Ω=Ω+ΩΩ⋅Ω

= 3:/*3/4B>/5>

/4B>/5>* : R

)5)T* +,T T-&10!


28/46

Coala


&alculul coeicienţilor de armonici a eta3ului inal 4i preinal 4i a /radului dereacţie ne/atiă /lo>ală necear n 7P+8 pentru ai/urarea actorilor dearmonici dat

După cum rezultă din calculul etajelor finale şi prefinale: tranzistorii lor lucrează în re+im de semnal mare: adică în condiţiile utilizării depline a

caracteristicilor statice şi dinamice. De aceea: în aceste etaje pot apărea distorsiunineliniare: condiţionate de CG- a tranzistorilor.

Coeficientul de armonici a acestor etaje: cu ajutorul cărora se apreciazădistorsiunile neliniare a amplificatorului proiectat: pot depăşi valorile admisi"ile.Din această cauză: asi+urarea factorului de armonici de valoare presta"ilită este o

pro"lemă acută. De re+ulă: valoarea admisi"ilă de distorsiuni se o"ţine prinintermediul unei reacţii ne+ative.

*. %cuaţia pentru !%M a sursei ecivalente de semnal a fiecărui "raţ din etajulfinal este'

Vsurs.G) 1.G) 1.G 4 C.G4 s 1.G) surs.G)e u u i R i R = + + × + ×

-ici: iCma(G4 se ia nemijlocit din dreapta de sarcină pentru G4: iar valoarealui u1ma(G4 nemijlocit din caracteristica dinamică de intrare a lui G4 pe i1ma(G4care se ia din dreapta de sarcina a lui G4 pentru iCma(G4. ;n ceea ce priveştei1ma(G): pentru a fi determinat: este necesar la început de +ăsit curentul emitor a luiG).

). ;n acest caz putem calcula un punct de pe caracteristica dinamică de trecere:de e(emplu: la curentul ma(imal colector C.ma(G4i '

V

surs.ma( G ) 1 ma( G ) 1.ma( G 4 C.ma( G 4 s 1.ma( G ) surs.G )e u u i R i R @= + + × + ×

%.ma(G)

1.ma( G)

)*%.G)

ii

*=

+

1.ma(G4

% .ma( G ) 1. ma( G 4

)

ui i

R = +

( )%.ma( G ) C. ma( G ) 1. ma( G ) 1. ma( N .G ) )*%G )i i i i *= + = × +

,. -vem nevoie de unii parametri care sînt calculaţi mai jos'

Aii

Ai

Aii

V mAmAV V e

Ri Riuue

V mA AV V e

Ri Riuue

CVT

VT C

VT surs

VT sursVT 2S VT C VT in 2mVT in 2mVT surs

VT surs

VT sursVT 2 sVT C VT 2VT 2VT surs

>3:>

B,:>)

>3:>5*6:*

5*6:*

>6/:4,/>>*/.>*>3>3:*3:*

,4/:4*,/>>//:,*>5*6:*33

4>

V

>

V

*

4ma(

V

ma(

).min.

).).min4.min)..)..).min.

V)ma(.

).)ma(4ma(4ma()ma(

V

)ma(.

==

=+

=

==

=Ω⋅+Ω⋅++=⋅+⋅++=

=Ω⋅+Ω⋅++=

⋅+⋅++=

4. Calculăm 3 valori momentane ale curentului de ieşire a celor ) "raţe aetajului cu consideraţia coeficientului de asimetrie 0"2 a "raţelor etajului:

care se ale+e între limitele >:*3...>:)@ fie b(+1')'

)B)T* +,T T-&10!


29/46

Coala


A Abii

A Abii

mA Abii

A Abii

A Abii

)6:)5:>5*6:*9*8

644.>5:>B,:>9*8

)>):>)>3:>)

**/:*):*B,:>9*8

*5:)9):>*85*6:*9*8

Vma(min

V*)

V

>>

V**

Vma(ma(

−=⋅−=−⋅−=

−=⋅−=−⋅−=

=⋅⋅=⋅=

=⋅=+⋅=

=+⋅=+⋅=

3. Htiind valorile celor 3 ordonate 8i(9: calculăm amplitudinea curentului deieşire a frecvenţei de "ază m*.ies şi amplitudinea armonicelor curentului deieşire m ).i es m ,.ie s m 4.i es : : şi: de asemenea: valoarea medie a curentului de ieşire

med.iesi '

A A A A Aiiii

AmA A A A Aiiiii

A A A A Aiiii

A A A Aiii

A A A A Aiiii

iesm

iesm

iesm

iesm

iesm

*)*/:>/

9*/4.*,6.*8)B5B:*/B:)

/

98)

)3:>

*)

)>/9*/4.*,6:*84B5B:*/B:)

*)

/984

6**:>/

9644:>**/:*8))6:)*5:)

/

98)

)5:>4

>4.>)6.,*5:)

4

)

4,.),

644.>**/:*)6.,*5:)

,

)*minma(

..

>)*minma(.4.

)*minma(.,.

>minma(.).

)*minma(.*.

=−⋅+−

=+⋅++

=

−=⋅+−⋅−−

=⋅++⋅−+

=

=+⋅−+

=−⋅−−

=

−=−−

=⋅−+

=

=+++

=−+−

=

/. Corectitudinea calculelor se apreciază după cum se satisface relaţia' A A A A Ai 5/:)*)*3.>6,:>)5.>4,.)*>B:>ma( =−+−+=

6. Coeficientul de armonici a etajului de ieşire se determină de relaţia'

$,)$*>>4,.)

>*46.>3,)B:>>654.>$*>>

)))

*.

)

4.

)

,.

)

).

. =⋅++

=⋅++

= A

A A A

3

iesm

iesmiesmiesm

iesa

5. -nalo+ punctelor * 6 din acest su"punct: se determină distorsiunile de

frecvenţă pentru etajul prefinal ecipat cu tranzistorul G*: folosind metodacelor 3 ordonate din caracteristicile de trecere ( )VC G* surs G*i f e= a etajului clasa

,>)T* +,T T-&10!


30/46

Coala


2-2 din punctele dreptei de sarcină şi caracteristicii dinamice de intrare: pentru'

surs. G* 1.G* 1.G* surs.G*e u i R = + ×

V mAV Riue

V mAV Riue

VT sursVT 2VT 2VT surs

VT sursVT 2VT 2VT surs

3.>,5>>*)5:>3.>

,:3,5>5*).>3

*.*min.*min.*.min.

*.*ma(.*ma(.*.ma(.

=Ω⋅+=⋅+==Ω⋅+=⋅+=

unde'

Ω=

Ω

+Ω

+Ω

=

++=

−−

,5>*

*

*)5./

*

/5:>

**** **

)*

*." " " R R R

R surs

VT surs

e surs+VT'('!);+!4+6


31/46

Coala


*>.Calculăm coeficientul de armonici a etajului prefinal'

$)/B.)$*>>BB.B

)).>>33.>$*>>

))))

*.

)

4.

)

,.

)

).

. =⋅+

=⋅++

=mA

A A

3

pref m

pref m pref m pref m

pref a

**.Coeficientul de armonici a etajelor prefinale şi finale va fi'$,))/B.),) ))).

)

.. =+=+= pref a finare$ a 3 3 3

*).-flăm mărimea necesară +radului de reacţie ne+ativă'3).*>59Y>*):>,):>8*>*X

>*):>

,):>9Y8*>*X ..

.

.. =−+=−+≈ dat are$ a

dat a

re$ a 3a .en 3 3

3

3 β

,))T* +,T T-&10!


32/46

Coala


&alculul ditoriunilor de recenţă a 7P+8 cuprincu reţea de reacţie ne/atiă /lo>ală

După cum se ştie: distorsiunile de frecvenţă înaltă sînt cauzate de inerţiatranzistoarelor şi de influenţa capacităţilor de montaj. ;n majoritatea cazurilor: dincauza numărului mic a capacităţilor de montaj: de valori mici 8mai ales înscemele inte+rate9 influenţa lor se ne+lijează. Zinînd cont de acest fapt: în

determinarea distorsiunilor de frecvenţă la frecvenţa ma(imă de lucru se va ţinecont numai de influenţa tranzistoarelor etajelor final şi prefinal.

*. ;n determinarea distorsiunilor de frecvenţă: la frecvenţă ma(imă se va ţinecont numai de influenţa tranzistoarelor etajelor final şi prefinal'

. . . . . s .en s EC pref s CC fin , , , = ×

unde' , s!EC!pref # coeficientul distorsiunilor de frecvenţă a tranzistorului G*din etajul prefinal conectat în scemă cu %C'

>>>>4B:*,

,>**

))

*)*

.. =

+=

+≈

,#$

"#$

f

f ,

E %

s pref EC s

iar' , s!CC!fin # coeficientul distorsiunilor de frecvenţă a tranzistorului unui "raţ: a etajului final: în contratimp: în conectarea lor CC'

9*8 ...... −⋅−≈ fin EC s fin fin EC s finCC s , 3 , ,

ori ,

, , ,

ori ,

,#$

"#$

,#$

"#$ ,

f

f

f

f , , ,

.en s

finCC s pref EC s .en s

finCC s

fin EC s

E %

s

E %

sVT EC sVT EC s fin EC s

>>>*)/.*>>>>)5.*>>>>B5.*

>>>>)5.*9*>>>>B5.*86*.>>>>>B5.*

>>>>B5.*,

,>*

,

,>*

**

.

.....

..

))

..

)

4)*

)

))*

4..)....

=⋅=⋅=

=−⋅−≈

=

+⋅

+=

+⋅

+=⋅=

). a +radul RN& necesar: coeficientul distorsiunilor de frecvenţă la frecvenţasuperioară de lucru sf va fi'

d2 , d2 ,

, ,

dat s R?@ .en s

3a .en

.en s

R?@ .en s

,>

>>>>>6.*65:),

*>>>*)/.**

**

...

J

.

.

..

=≤≈

=−

+=−

+=β

,. Coeficientul +lo"al al distorsiunilor în su"+ama de frecvenţe joase estecauzată: în principal: de C d!int : C d!ies şi C E : care la frecvenţa minimă de lucru

determină coeficienţii respectivi , -!Cd!int : , -!Cd!ies: , -!CE': în ori: şi vor fi'

ori ,

, ,

d2 , ,

, , , ,

R? .en -

3a .en

CE -

R? CE -

iesCd -inCd -

R? CE -iesCd -inCd - R? .en -

*,.*>>B).*>3B.*>3B.*

>>B).*3).*>5

*)*

**

3.>

..

J

.

*.

.*.

....

.*.......

=⋅⋅=

=−

+=−

+=

==

⋅⋅=

β

Comparînd , -!.en cu distorsiunile de frecvenţă înaltă date în sarcina de proiectare , -!dat : vedem că distorsiunile în scemă sunt mai mici ca celeaccepta"ile: deci RN& nu tre"uie recalculată.

,,)T* +,T T-&10!


33/46

Coala


&alculul reţelelor de ,.E n 7P+8 >ieta3

!ormula de calcul pentru +radul RN&: ce se asi+ură cu ajutorul circuituluiR *R ) şi care curpinde etajele prefinal şi final se o"ţine din formula de "ază pentrudeterminarea +radului de RN de trecere'

J J

+en +en +en*

R

* * @R R β β = + = + +

Determinăm rezistenţa rezultantă în curent alternativ între "aza G* şi punctul comun al scemei'

Ω=

Ω+

Ω+

Ω=

++=

−−

*/63>>

*

46>

*

3)5

**** **

)*.int sursVT R R R R

şi'

:),4):*

,,>>

*/*

*

J

J

UV

**

*

.


34/46

Coala


&alcularea ampliicării neceare 4i a numărului de eta3e ampliicatoarepreliminare de recenţă 3oaă ără tranormator

Mai întîi se determină parametrii principali a -P!7: ca valorile necesare atensiunii şi curentului alternativ: avînd în vedere: că în raport cu intrarea: ea este

paralelă. -ceste date sînt iniţiale pentru calculul canalului de semnal o"ţinut: care

stau înaintea -P!7.Mai departe se apreciază tensiunea şi curentul de semnal: care le poate

asi+ura sursa de semnal: fiind aplicată la intrarea acestor sceme.-poi: comparăm tensiunile şi curenţii ce pot fi asi+uraţi de sursă cu cei

necesari: pentru e(citarea destulă a -P!7 şi conform rezultatelor o"ţinute:apreciem dacă avem nevoie de etaje preliminare sau nu.

*. ensiunea necesară la intrarea etajelor prefinale şi finale în acest caz va fidată de relaţia'

V V V uu

U U 2 2 Rmnecm *)

,3

)

minma(*..int. =

−=

−==

). Curentul de intrare necesar va fi mai mare decît cel fără RN cu valoareacurentului ce cur+e prin reţeaua de reacţie'

=Ω

+

=

=Ω

=

=Ω

=

⇔

+=

=

=

mA"

V V

mAV

mAV

R

U U

R

U

R

U

R?Rm

Rm

Rm

m Rm

R?Rm

Rm

Rm

VT

Rm

Rm

B>B:>,:,

)*

*).)46>

*

5:*3)5

*

*.

).

*.

*

int*.*.

*.

)

*.

).

*int

*.

*.

din relaţiile de mai sus vom scrie'mAmAmAmA R?Rm Rm Rmnecm 5):4B>B:>*):)5:**.).*..int. =++=++=

,. mpedanţa de intrare: din cauza RN paralele la intrare va fi mai mică cacea fără reacţie şi se calculează din formula'

Ω=== )>55):4

*

.int.

.int.*int

mA

V

U R

necm

necm

4. Capacitatea de intrare cu RN& paralelă la intrare va fi mai mare ca fără

reacţie'9*8

9*8

**.V*.*..int

*.*..int*.int

VT VT C 2VT 2E din

.en Rtrecdin

3 C C C

3 C C C

+⋅+=

+⋅+=

Gom calcula capacitatea dinamică de intrare a G*

n ,#$

C

f %r f r C

VT E 2

E % E E E % E 2

VT E 2

3:)6,B,:**4:,)

*

9*8)

*

)

*

*.V

)*)*)*V

*.V

=⋅Ω⋅⋅

=

⋅+⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅=

π π

unde' Ω=== B,:*>*,3:>

>)/:>>)/:>

*>C

E i

r

3. Se dă' f lim frecvenţa de +raniţă de , M[z'

,3)T* +,T T-&10!


35/46

Coala


n n n C

n n n C

V

V

U

U 3

p C

V

V

U

U 3

p C C

din

2m

iesm .en

R2trec

m

mVT

VT C VT C 2

4:)6*956:5*8>>*:>3:)6

3:)6*>956:5*8>/:>3:)6

56:5)

36:*6

*

)5:*))

36:)4

/>

*int

,

*.int

*.

.

*.

*int.

)int.*

*.*.V

=+⋅+==⋅+⋅+=

===

≈

===

=≈

−

/. -mplitudinea curentului de semnal m!int' şi a tensiunii de semnalasi+urate la intrarea acestei sceme vor fi'

mV A R U

AmV

R R

E

mm

surs

sursmm

B3:))>5*):*4

*):*4)>53>>

*>

*int*int.*int.

*int

.*int.

=Ω⋅=⋅=

=Ω+Ω

=+

=

µ

µ

Deoarece nu se îndeplinesc condiţiile'

V mV

U U

mA A

necmm

necmm

*B3.)

5):4*):*4

.int.*int.

.int.*int.

<≥<

≥ µ

în scemă se introduc etaje preliminare cu cuplare RC sau +alvanică:numărul cărora tre"uie să fie destul pentru a o"ţine mărimile U m!int!nec şi

m!int!nec.

6. Coeficienţii de amplificare în curent şi tensiune necesari ai etajelor preliminare: corespunzător va fi'

mV " AU

R U

mA

V

U

U 3

A" "

mV

R R

E

A

mA

3

" R

prel m

prel prel m prel m

prel m

necm .en prel U

prel surs

sursm prel m

prel m

necm .en prel i

prel

3*3

,>>3

*3:*3:*

3**

*>

*)543

)5:43:*3:*

*

.*int.*

.int.int.*.*int.*

.*int.*

.int...

.int

..*int.

.int.

.int...

.int

=Ω⋅=

⋅=

=⋅=⋅=

=Ω+Ω

=+

=

=⋅=⋅=

Ω=

µ

µ

µ

;n calculul ulterior a etajelor preliminare: tipurile tranzistorelor de putere

joasă aleşi se determină la fel din îndeplinirea condiţiilor'a. V E U al admC ,/:/*).*. ==

". mAmAi C admC *)>:>*:B/)3:*)3.* *ma(. =⋅⋅≥

,/)T* +,T T-&10!


36/46

Coala


c. W P P C admC ),:**ma(.. =≥d. "#$ "#$ f ,#$ f s E % *)>,>44,)* =⋅=⋅≥=e. *>>,>)* −= E %

-stfel: după datele considerate: s#a ales ca tranzistor pentru etajele prefinale:tranzistorul de tip FG6067.

f. V U admC /3. =

+. mA admC 4:>. =. W P P C admC 3:)*ma(.. =≥i. ,#$ f E % ,3>)* =

*>>,>)* −= E %*)B5)*/59*>>,>53:>8953:>8 ))ma(.)*min.)* >=⋅⋅=⋅⋅= eei %% 3

De aici rezultă că avem nevoie de două etaje preliminare.

&alculul capacităţilor condenatoarelor decuplatoare &d int 4i condenatorul

&1 utilizate n 7P+8

#$

C

, R R f C

m #$

C

, R R f C

E

E -VT surs -

E

d

Cd - prel ies -

d

µ

π

π

/4:4*>B/:*93)5*>>>83>*4:,)

*

*98)

*

),:**>3B):*93)5)>583>*4:,)

*

*98)

*

)*

)

*.*int

V*

)int.

)

int..*int.

int.

=−⋅Ω+Ω⋅⋅⋅

=

−⋅+⋅⋅⋅≥

=−⋅Ω+Ω⋅⋅⋅

=

−⋅+⋅⋅⋅≥

&apitolul !

7le/erea ampliicatorului operaţional

Din concluziile de mai sus urmează că pentru e(citarea etajului prefinal secere un semnal de valoarea volţilor şi un curent de ordinul microamperilor.Pentru aasi+ura această valore de semnal: cînd semnalul de intere în amplificator : dat desarcină este de ordinul milivolţilor se cere un număr de etaje amplificatoare

preliminare cu amplificare în tensiune sumară de ori.

,6)T* +,T T-&10!


37/46

Coala


Prezenţa condesatoarelor dacuplate în curent continuu şi cuplarea în curentalternativ :şi condesatoarele de "locare influenţiază ne+ativ asupra caracteristiceide frecvenţă a între+ului amplificator şi majorează distorsiunile lui.

Zinînd cont de aceasta etajele preliminare pot fi înlocuite cu un amplificator operaţional 8-L9: ce va asi+ura la intrarea etajului prefinal semnalul şi curentulcerut în +ama de frcvenţă impusă în sarcina de proectere . Atilizarea -L în loc de

etaje preliminare de tip RC e(clude distorsiunile de fre+venţă.

Modul de calclul este'

Pentru a su"stitui etajele preliminare cu un -L în cazul cercetat deja: se cer asi+uraţi următorii parametri'

# A\,>>8pentru a avea la intrare Aint.necE*V 9@#ieş\8pentru a avea la intrare int.necE4:5)mA9@#f s\,> 3#$B

Pentru a asi+ura amplificarea necesară şi majorarea parametrilor ceruţi: seale+e amplificatorul operaţional I7;02 sau analo+ul 1(0J@1: cu parametrii şiscema electrică arătată în 8fi.*9.

AE,>>E)>lo+,>>E3>d1

!i+.5 Parametrii electrici ale -L

,5)T* +,T T-&10!


38/46

Coala


!i+.B Scema electrica a -L de tipul I7;02

+i/$10 Dependenţa coeficientului de amplificare în tensiune a -L I7;02 de frecvenţă

Pentru 7K ale acem următoarele calcule:1$&alculăm ampliicarea 7K n curent alternati ără reacţie ne/atiă:

( ) *56,>/5>:*

)>>>

5>

,>*

)>>>

*

))

>

==

+

=

+

=

,#D

,#$

f

f

Acc A

s

ω

,#$ f ,>*4*46>6.>J)>>>> ===2$ &alculăm rezitenţa de reacţie β R :

,B)T* +,T T-&10!


39/46

Coala


( ) ( ) **

J R A R R

R A ω ω β

β =⇒= @ ( ) @*3.>* Ω−≈ 3 R

@*56,>>>*>>>J*56, Ω=Ω=β R

!$ &alculăm coeicientul de reacţie:

@*>,,:3*56,>>>

*>>> 4* −

⋅==

=β

β R

R ?

($&alculăm tipul de conectare a 7K:

*>>>3,:*>>>*56,

*56,>>>*>>>@

* ≥=Ω+Ω

≥+

surs R A

R R β #conectarea este neinversoare.

5$&alculăm ampliicarea rezultantă a unui 7K n conectare neineroare 4i cu,,.:

( ) ( )

( ) B/5

*56,J*>3*

*56,

* 4 =

⋅+=

+=

−ω β

ω ω

A

A ,

?

?

Din cîte vedem amplificarea B/5 rezultantă este aproape e+ală cu amplificareanoastră cerută de ,>>.

6$ &alculăm curentul de intrare:

@,:,

*56,

*56,>>>*>>>*>>>

*>

*

AmV

A

R R R

E i

@

.

in µ β

=Ω

+Ω+Ω=

++=

Sta>ilitatea circuitului ampliicator cu reacţie:

Deoarece acest amplificator conţine , etaje: dependenţa Aβ Mm în funcţie de

Aβ Re va arăta în felul următor 8fi+.**9 '

4>)T* +,T T-&10!


40/46

Coala


!i+.**.dia+rama N]^=ist

!actorul de transfer X,Y va fi '

( )

+

+

+

=

,)*

*** f

f -

f

f -

f

f -

A A ccω

Deoarece Dia+rama N]^=ist cuprinde punctul 8#*@j>9: vor"eşte despre faptul

că amplificatorul nu va funcţiona sta"il la anumite condiţii în +ama de frecvenţe

8>@K ∞ 9. Pentru funcţionare sta"ilă în +ama de frecvenţe 8 +∞∞− @ 9: o"ţinem X,Y '

( )

+

+

+

=

,)*

*** f

f -

f

f -

f

f -

A A cc

β ω β

Divizînd partea reală de cea ima+inară: o"ţinem X,Y '

( )

−+++

−−−

=

,)*

,

,)*,)

)

,*

)

)*

)

* f f f

f

f

f

f

f

f

f -

f f

f

f f

f

f f

f A A ccβ ω β

Partea reală va fi o mărime reală în cazul c


41/46

Coala


( )

+

+

+

=

,)*

*** f

f -

f

f -

f

f -

A A ccω

+

+

+

+

+

=

,)*>

*

****

*

f

f -

f

f -

f

f -

f

f -

f

f - A

A

cc ?

comp ?

β β

Condiţia de funcţionare sta"ilă în acest caz este '

,

)

)

,

>

,)

f

f

f

f

f

f f Acc ? ++

+=

După cum urmează din +rafic: acest -L are următoarele frecvenţe de

fr)4:*44>*4>44* ⋅±=⋅+⋅+⋅±=++±=

Gerificăm condiţiile de sta"ilitate'

)6:3,B>

4>

*4

4

4>*

*

4>4)>45:>*56,

),

*)

)

,*

*

,)

≤

++

++

++≤⋅

++

++

++≤⋅

,#$

,#$ ,#$

,#$

,#$ ,#$

,#$

,#$ ,#$

f

f f

f

f f

f

f f A ? cc β

Deci după cum se vede nu este asi+urata sta"ilitatea:in caest caz folosim

compensarea prin utilizarea retelei de intirziere modificata a fazei.

&ompenare prin utilizarea de ntrziere a azei

4))T* +,T T-&10!


42/46

Coala


Gerificăm condiţia de funcţionare sta"ilă'

3/:*5B>

4>

4

4

4>

*):3

4>4B>

,

)

)

,

>

,)

<

++

+≤

++

+≤⋅

f

f

f

f

f

f f A

cc ? β

Ande frecvenţa de frîn+ere este f >'

#$ ,#$

f

f

f

f

f A

f f f

,

>

,

)

)

,

,)>

*>,3:4>B>:*>*>>

44

4>

4

4

4>B>

4>4

J

⋅⋅==

++

+=

++

+≤

β

Respectiv "anda va fi'

3#$ #$ A f 2 cc 4,3*>53>*>>*>,3:4 ,,

> =⋅=⋅⋅=⋅⋅= β

4,)T* +,T T-&10!


43/46

Coala


&oncluzie:

;n proiectul de curs efectuat: s#au cercetat proprietăţile etajelor amplificatoare fără transformator. S#au evidenţiat particularităţile constructive aleacestora şi posi"ilitatea alcătuirii scemelor electrice principiale. Deoarece putereanecesară e destul de mare: s#au folosit în etajul de ieşire cu tranzistoricomplementari 8pentru asi+urarea puterii necesare9 care au randament mai mare:ajun+înd pînă la 65$. -cest fapt se e(plică prin faptul că aceşti tranzistorifuncţionează în re+im clasa 012. S#au analizat mai multe sceme posi"ile deconstrucţie ale etajelor amplificatoare de putere şi particularităţile de funcţionare afiecărei sceme propuse în parte. -mplificarea în tensiune fiind unitară la intrareatranzistorilor de putere s#au folosit etaje de amplificare în tesiune: care: însă:lucrează în re+im clasa 0-2:cu randament de ma( 3>$: dar astfel se micşorează+radul de distorsiuni nelineare: iar în cazul precedent cresc distorsiunile neliniareintroduse de elementele active 8tranzistorii9.

S#au evidenţiat modalitaţi de termosta"ilizare a PS! a etajelor finale atît pentru montarea discretă a elementelor: cît şi la confecţionarea circuitelor întenolo+ie inte+rată.

S#a determinat că pentru confecţionarea circuitelor conform tenolo+ieiinte+rate: este mai comod de utilizat diode. Pe cînd în montarea discretă acircuitului: este suficient de ales termorezistorele necesare. Pentru a face maiuşoară +ăsirea termorezistorului necesar: acesta se uneşte în paralel cu un rezistor de valoare constantă.

S#a folosit scema cu ) surse de alimentare care cu toate că e mai complicat

de realizat: duce la micşorarea distorsiunilor. ;n etajele de putere mică estesuficientă şi o sin+ură sursă de alimentare: însă în cele de putere sporită: pentru aamplifica semiperioada ne+ativă: se va cere o sursă mai sta"ilă decît condensatorulutilizat în scemele de aplificatoare cu o sin+ură sursă de alimentare. Distorsiunileintroduse în semnalul util sînt ne+lija"ile: în cazul scemelor aplificatoare de

putere mică:.S#au calculat doua etaje preliminare şi unul prefinal: pentru a asi+ura la

intrarea amplificatoarelor de putere curentul şi tensiunea necesară. S#au calculatelementele etajelor finale: prefinale: cît şi tranzistorul de intrare ale acestora.

S#au determinat distorsiunile neliniare şi liniare introduse de elementelecircuitului. S#a efectuat calculul etajelor preliminare: şi a numărului acestora. S#a propus înlocuirea etajelor preliminare cu un amplificator operaţional. S#a cercetatsta"ilitatea acestuia cu şi fără circuit de compensare. S#a introdus ca circuit decompensare un circuit de întîrziere modificată a fazei.

S#a efectuat calculul reacţiei ne+ative necesare pentru ca -L să asi+ure cusemnalul necesar intrarea tranzistorului G*. S#a determinat "anda de frecvenţelucrătoare ale -L cuprins cu reţea de reacţie şi compensat cu reţea de întirzieremodificată a fazei.

44)T* +,T T-&10!


44/46

Coala


"i>lio/raie:

*. ;ndrumar metodic privind îndeplinirea lucrării de curs la disciplinaRadioelectronica .). _.̀ b: .gh' khq q

hq wxqy: {| }| k}hy: *B6B.,. g.~.•|' khq y: }|:

€hx{: *B5,.4. ‚.ƒ.' k„q h|y: }| k_{ |…y:

*B5B.3. †.‡hh' k•hx hqw qw

ˆƒy: }| k}hy: *B53./. ‰.Š.‹b{|: Š.ˆ.‚h{|' kŒ|q h|{|q

h‡hq w h‡q y: }| k_{ |…y: *BB>.6. ˆ. g khq y: }| k}hy: *B5).5. ‰.†. ŽwqŒ|: ‚ k ‰|q hq wxq y: }|

kŽhy: *BB4B. ‰.‚. ‰| k hq w hxy: }|

k_{ |…y: *B5B.*>.Š.Š. }| k Žqh{| hq y:

}| k_{ |…y: *B5B.

43)T* +,T T-&10!


45/46

Coala


7neMă:

Poziţia Denumirea .um$ .otă

CondensatoareC*: C,: ƒ3: C*> •})#*>G#*>‘!’)>$‚ƒ“*>65,#6* 4C): ƒB •})#3>G#)>>‘!’)>$‚ƒ“*>65,#6* )C4: ƒ/ •})#3>G#*>>>‘!’)>$‚ƒ“*>65,#6* )C6: ƒ5 •})#3>G#3>>‘!’)>$‚ƒ“*>65,#6* )

,ezitoare

R *: R 3 }†“#>:)3#5)”’3$ )R ): R / }†“#>:)3#6:3”’3$ )

R ,: R 6 }†“#>:)3#).)”’3$ )R 4: R 5 }†“#>:)3#,>>’3$ )R B }†“#>:)3#*:3”’3$ *R *> }†“#>:)3#*>>’3$ *R ** }†“#>:)3#4)>’3$ *R *) }†“#>:3#,”’3$ *R *, }†“#>:3#*>>’3$ *R *4 }†“#>:3#)>>’3$ *R *3 }†“#>:3#*>’3$ *

R */ }†“#>:3#,/’3$ *R *6 M}“#*, R )>–CE*>...):)” Ω *R *5: R *B }†“#>:3#))>’3$ )

Tranzitoare

G*: G) `“5>6Ž )G, `“5>*‚ *G4: G/: G6 `“5*/‚ ,

G3 `“5*6‚ *DiodeGD*:GD) 2GD,: GD4 2GD3 C *B*- Azener EB:*G *

4/)T* +,T T-&10!


46/46

amplificator de 20w

Documents