proiect calculul unui amplificator audio de 10 wt

Upload: wior-svg

Post on 14-Apr-2018

257 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    1/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Proiect de an

    Tema: Calculul unui amplificator de frecven joas fr transformator la ieire.

    Scopul lucrrii: Montarea teoretic a unui amplificator de frecven joas cutranzistori de putere ridicat.

    Datele iniiale pentru proiectare:

    Denumirea parametrului Nota-ia

    Valoa-rea

    Unitateade msur

    Puterea util n sarcin Pie 10 W

    Rezistena ohmic a sarcinii RS 10

    Frecvena limit inferioar a benzii de frecven

    lucrtoare

    flj 20 Hz

    Frecvena limit superioar a benzii de frecvenlucrtoare

    fls 30 kHz

    Coeficientul de distorsiuni de amplitudine-frecven(liniare) admisibile la frecvena limit inferioar

    Mj -3 dB

    Coeficientul de distorsiuni de amplitudine-frecvenadmisibile la frecvena limit superioar

    MS -3 dB

    Coeficientul de distorsiuni neliniare admisibil Ka 1,2 %

    Diapazonul dinamic a semnalelor de intrare S 8 dBFora electromotoare a sursei de semnal Ej 6 mV

    Rezistena ohmic a sursei de semnal Rsurs 1 k

    Gama de temperaturi lucrtoare a mediului ambiant:min

    tm.min -200C

    Gama de temperaturi lucrtoare a mediului ambiant:max

    tm.max +400C

    Cuprins

    2UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    2/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Introducere...............................................................................................................4Capitolul I.

    1.1 Amplificator de putere cu doua etaje .............................................................4

    1.2. Schemotehnica amplificatoarelor de putere n dou etaje frtransformator la ieire APFT....................................................................71.3. Etaje amplificatoare contratimp si etaje amplificatoare cu tranzistori

    compusi....................................................................................................1.4. Regimul de functionare al tranzistorilor in etaje amplificatoare si modul

    de asigurare al lor....................................................................................

    Capitolul II. Calculul amplificatoarelor de frecven joas frtransformator n dou etaje de amplificare n putere

    2.1 Alegerea schemotehnicii etajului final si a regimului de functionare aelementelor active ..17

    2.2 Calculul etajului final contratimp echipat cu tranzistoricompui n regimul clasa B...............................................................20

    2.3 Calculul etajului prefinal monociclu n regimul clasa An cuplare rezistiv cu etajul final.........................................................27

    2.4 Calculul circuitelor de polarizare i stabilizare a punctului static defuncionare a etajelor finale i prefinale.................................................31

    2.5 Calculul coeficienilor de armonici a etajelor final i prefinali a gradului de reacie negativ global necesar nasigurarea factorului de armonici impus..............................................37

    2.6 Calculul distorsiunilor de frecven a amplificatoarelor de putereAP cuprins de o reea de reacie negativ global................................32

    2.7 Calculul reelelor de reacie negativ global RNG nAP bietaje.............................................................................................39

    2.8 Calculul factorului de amplificare n tensiune i a numrului de etajeamplificatoare preliminare necesare.....................................................40

    2.9 Calculul capacitilor condensatoarelor decuplatoare Cd.ies iCd.int i a condensatorului de blocaj CE1 utilizat n APFJ......................432.10 Calculul etajului preliminar n conectare rezistiv-capacitiv

    (de tip RC), echipat cu tranzistori bipolari n conectare EC.................45

    Concluzie.................................................................................................................50Bibliografie..............................................................................................................51Anex.......................................................................................................................52

    Introducere

    3UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    3/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Amplificatoarele snt destinate prelucrrii liniare i mririi nivelului deputere prin debitare n sarcin de la o surs de alimentare a unei puteri controlat,utiliznd n acest scop dispozitive active de circuit.

    Elementul activ ce face parte din circuitul amplificator are rolul de a transformaputerea provenit de la sursa de alimentare, n putere de semnal debitat n sarcin.Semnalul de intrare de regul de putere mic, numai dirijeaz cu energia sursei de

    alimentare n transformarea ei n semnal util ce se elimin n sarcin. n ce privetedenumirea circuitelor amplificatoare ele se divizeaz n dependen de denumireaelementelor active utilizate i anume :

    1. Circuite amplificatoare cu tranzistori2. Circuite amplificatoare cu tuburi electronice.

    CAPITOLUL I

    1.1 Amplificator de putere cu doua etaje

    n canalele de modulaie n frecven (n canale postdetectoare)contemporane de emisie i dispozitivelor radioreceptoare profesionale, dardeasemenea i n diverse dispozitive de nregistrare, o utilizare foarte larg igsesc ASFJFT de calitate nalt echipate cu tranzistoare bipolare i cu tranzistoarecu efect de cmp (TEC), realizate n mod discret, integral sau mixt, cu puteri deieire de la zecimi de watt pn la 20-50W.

    Ele se caracterizeaz printr-o stabilitate nalt n regim de curent continuu,stabilitatea coeficientului de amplificare i a tensiunii semnalului de ieire,

    distorsiuni liniare i neliniare mici (de faz i frecven), nivel mic al zgomotuluipropriu, un mare diapazon dinamic i de asemenea gabarit, mas i pre redus.Caracteristicile nalte ale acestor amplificatoare se asigur prin alegerea

    soluiilor optimale ale schemelor electrice i regimurilor de lucru a etajelor,utilizarea elementelor termodependente i a reelelor de reacie local i global ncurent i tensiune att dup semnal ct i dup alimentare.

    ASFJFT se deosebesc de cele cu transformator n general prinparticularitile de construcie i calcul a etajelor finale i prefinale. Acestedeosebiri snt determinate de conectarea fr transformator a sarcinii externe latranzistoarele de ieire ale acestor amplificatoare. Principalele caracteristici aleamplificatoarelor multietaj fr transformator n mare parte snt determinate anumede proprietile etajelor de ieire.

    Schema de structur general a unui canal de amplificare cu ASFJFT poatefi considerat ca cea artat n figura a, unde APSFJ- amplificator de putere desemnal de frecven joas; BRAP- bloc de reglare i amplificare preventiv.

    Numrul total de etaje a amplificatoarelor fr transformator depinde deutilizarea concret a amplificatorului respectiv.

    De remarcat c baza tuturor variantelor posibile de amplificatoare frtransformator o formeaz amplificatoarele de putere de frecven joas (APFJ) cu

    legturi galvanice ntre etaje i cu legturi galvanice sau capacitive cu sarcinaextern, cuprinse de o reea de reacie negativ global (RRNG). Anume aceastRRN n general asigur un nivel nalt al indicilor APFJ.

    4UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    4/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    n raport cu ieirea RRN se execut paralel, adic n tensiune (n curentcontinuu i n curent alternativ), ce este dictat de necesitatea stabilizrii tensiuniide ieire i de micorarea rezistenei de ieire a APFJ.

    n raport cu intrarea RRN se execut paralel sau serie i depinde de numrulde etaje ale APFJ i de posibilitatea acestor etaje de a defaza sau nu semnalulamplificat. Numrul de etaje a APFJ n majoritatea cazurilor nu depete 2-3,

    deoarece n cazul cuprinderii cu o RRNG a unui numr mai mare de 3 etaje estedificil asigurarea unei funcionri stabile a APFJ. Cu toate acestea, trebuie deremarcat c stabilitatea funcionrii n asemenea cazuri n principiu poate fiasigurat prin conectarea n APFJ a unor circuite speciale de corecie.

    n caz general semnalul sursei cu o tensiune electromotoare Esurs i cu oimpedan intern Rg (spre exemplu de la detectorul dispozitivului deradiorecepie) se aplic la intrarea APFJ printr-un bloc de reglare al volumului itembrului semnalului i al amplificrii preventive al acestuia (BRAP). Blocul susnumit permite reglarea i asigurarea unei puteri necesare a semnalului Pie pesarcina extern Rs a APFJ (spre exemplu un megafon electrodinamic, difuzor, etc.)i a unei CAF necesar care influeneaz tembrul sunetului. BRAP se simplific

    pn la reglatorul de amplificare (sau complet se exclude dac acesta nu esteprevzut de sarcina de proiectare).

    Pentru amplificatoarele de putere mrit este nevoie de complicat schemaetajului final contratimp fr transformator conectnd dup tranzistoriicomplementari de putere relativ mic a etajului final, tranzistori de putere mare destructur identic (ambii tranzistori trebuie s fie sau de tip n-p-n, sau p-n-p ). n

    acest caz fiecare bra al etajului final va conine doi tranzistori, iar tot etajul va

    conine patru tranzistori. Amplificarea mare n curent i impedana de intrare marea acestui tip de etaj numit etaj final n contratimp fr transformator pe tranzistoricompui, permite micorarea puterii necesare pentru excitarea acestuia i carezultat necesitatea utilizrii n etajul prefinal a unui tranzistor de putere maredecade, adic permite utilizarea n etajul prefinal a unui tranzistor de putere redus.

    Etajul prefinal n aceste cazuri se execut n forma unui etaj rezistiv obinuitn regim clasa A cu stabilizare emitor i conectare galvanic cu etajul final. Mai

    mult ca att, n acest caz destul de simplu se rezolv problema polarizrii itermostabilizrii n regim de repaus a tranzistorilor etajului final cu ajutorul

    5UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    5/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    termorezistoarelor de stabilizare ce au un coeficient de temperatur negativ sau cuajutorul diodelor de polarizare.

    Utilizarea conectrii dup CC a tranzistorilor bipolari este determinat deindicii calitativi nali ai etajului final (distorsiuni liniare i neliniare mici, zgomotmic, stabilitatea de amplificare nalt) ca rezultat al utilizrii unei RRN de gradnalt (0,9) caracteristic repetoarelor pe emitor (cu o singur insuficien careconst n faptul c amplificarea n tensiune a repetorului pe emitor nu depeteunitatea). Aceast RRNL mrete efectul de mbuntire a indicilor APFJ cuprinscu o RRNG.

    Legtura tranzistorilor etajului final cu sarcina extern se execut, saunemijlocit (n acest caz se utilizeaz o surs de alimentare bipolaradic dousurse de alimentare identice cu o born comun), sau capacitiv (aici se utilizeaz osingur surs de alimentare).

    n ce privete etajele prefinale ale ASFJFT (ct n APFJ, att i n BRAP),ele snt monociclice n regim clasa A dup schema EC i CC cu stabilizare

    emitor, colector, sau mixt i cu legtura dintre etaje galvanic sau rezistivcapacitiv.

    Dup cum a fost menionat mai sus, amplificatoarele fr transformator potfi executate n form discret, integrat sau hibrid. Axndu-ne mai mult pevariantele micro-schemelor integrate, totui trebuie de remarcat c variantele peelemente discrete se deosebesc printr-o flexibilitate mare n construcie ceea ce

    permite obinerea unor indici calitativi mult mai nali dect n cazul micro-schemelor integrate. Aceasta se explic prin faptul c n variantele pe elementediscrete se reuete alegerea mult mai apropiat dup parametri a tranzistorilor

    compui, asigurarea n etaje a unui regim de lucru optimal i alegerea tranzistorilorde frecven nalt ce permite utilizarea unei RRN de grad mult mai nalt frnrutirea stabilitii de lucru a amplificatorului.

    Amnunit ntrebrile legate de tehnica circuitelor i de calculul ASFJFT vorfi analizate n capitolele urmtoare. Cu toate acestea o atenie deosebit se acordAPFJ cu dou sau trei etaje. De remarcat c tehnica circuitelor i calculul etajelorde ieire ale APFJ cu dou sau trei etaje n mare majoritate nu se deosebesc.

    6UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    6/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    1.2. Schemotehnica amplificatoarelor de putere n dou etaje frtransformator la ieire APFT

    Conectarea direct (sau prin condensator) a sarcinii externe n circuitul deieire a elementelor active a amplificatorului permite excluderea din schemaetajului final a unei detalii nestandarde transformatorul de ieire i ca urmare

    lichidarea distorsiunilor de faz, de frecven i a celor neliniare introduse de el,micorarea dimensiunilor, a masei, a preului de cost i perfecionarea tehnologieide producere. Anume prin aceste cauze se explic marele interes fa deamplificatoarele de frecven joas fr transformator la ieire. ns excluderea dinschem a transformatorului de ieire creeaz unele dificulti n asigurarea a uneivalori optimale a rezistenei de sarcin a elementului amplificatorului. Conectareadirect (sau prin condensator) a sarcinii externe la amplificatorul fr transformatorla ieire se recomand doar numai n cazurile cnd rezistena de sarcin impus aamplificatorului se apropie de valoarea optimal a rezistenei de sarcin a

    circuitului de ieire a elementului amplificator (Rs=Zie). Aceast condiie namplificatoarele echipate cu tranzistori bipolari poate fi satisfcut relativ uor. Seexplic aceasta prin faptul, c rezistena optimal a circuitului colector atranzistorilor bipolari la tensiuni de alimentare reduse i puteri de ieire medii dupvaloare este aproape de valorile reale a sarcinii externe, cu care lucreazamplificatorul, valoarea creia este dat de sarcin la proiectare.

    1.3. Etaje amplificatoare contratimp si etaje amplificatoare cu tranzistoricompusi

    n prezent o utilizare larg o au amplificatoarele cu etaj de ieire n doi timpifr transformator i conectare succesiv a tranzistorilor n curent continuu. Acesteetaje de regul funcioneaz n regimurile economice clasa B sau clasa AB (ncaz de necesitate ele pot fi proiectate i n regim clasa A). Randamentul maximal circuitului de ieire a astfel de etaje n regimul clasa B este de 78,5% (iar nregimul clasa A de doar 50%) ca i n etajele cu transformator la ieire, nsrandamentul real, de regul, se dovedete a fi mai mare dect a celui cutransformator, care ntotdeauna introduce pierderi suplimentare (nu este ideal).

    Dup cum s-a mai menionat n Capitolul 1, cel mai frecvent snt utilizateetajele de ieire n doi timpi fr transformator, braele crora snt conectate cutranzistori compui, adic doi tranzistori de structur diferit (n-p-n i p-n-p), darcu parametri identici sau aproape identici i doi tranzistori de aceeai structur(ambii de tip n-p-n sau p-n-p). Principalul avantaj a etajelor finale echipate cutranzistori compui este posibilitatea utilizrii n calitate de etaj prefinal a unui etajrezistiv monociclu cu legtur galvanic (rezistiv, direct, etc.) ntre ieirea lui ietajul final, ce duce la micorarea numrului de elemente a amplificatorului i lambuntirea considerabil a caracteristicii de amplitudine-frecven(CAF) i acaracteristicii de faz-frecven (CPF).

    7UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    7/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    n figura 1 este prezentat una din cele mai simple scheme a etajelor finalen contratimp i prefinal monociclu a unui amplificator de semnal de frecven

    joas cu tranzistori compui n etajul final, alimentat de dou surse de alimentare(sau de o singur surs de alimentare de tensiune dubl i cu born medie).

    Aici tranzistorii de ieire VT4 i VT5 snt de aceeai structur, iartranzistorii VT2 i VT3 de putere relativ mic snt complementari. Braul etajuluifinal pe tranzistorii VT2 i VT4 prezint un repetor pe emitor dublat, iar cel petranzistorii VT3 i VT5 schema dublat cu EC cu o reacie negativ de 100%

    paralel n raport cu ieirea (dup tensiune) i serie n raport cu intrarea (ncircuitul emitor VT3 se aplic toat tensiunea de ieire a etajului). Parametriiacestor brae corespund unii altora, deoarece schema dublat n conectare EC cu oreacie negativ de 100%, paralel la ieire (n tensiune) i serie la intrare, ca irepetorul pe emitor dublu, se caracterizeaz prin coincidena semnalelor de ieire ide intrare dup faz, prin impedane de ieire mici, impedane de intrare mari i cuun coeficient de transfer n tensiune aproape unitar. Rezistoarele RE2 i RE3conectate ntre baza i emitorul tranzistorilor VT2 i VT3 mbuntesc stabilitateatermic a etajului. Rezistena lor se alege de aproximativ (510) ori mai mare ca

    rezistena de intrare n curent alternativ Rint.VT4 i Rint.VT5 a tranzistorilor VT4 i VT5la valoarea maxim a semnalului de intrare. Alegerea acestor rezistene de valoaremai mic mrete stabilitatea termic de regim nsi micoreaz amplificarea dincauza untrii lor considerabile a circuitelor de intrare a tranzistorilor VT4 i VT5n curent alternativ. Perechile de tranzistori conectai serie VT2, VT3 i VT4, VT5trebuie alese dup coeficientul de amplificare n curent h21E i frecvena limit fh21Ecu o abatere a acestor valori de cel mult (1020)%. n cazul unor abateri mai marii utilizrii considerabile a tensiunii colector pot aprea distorsiuni neliniarecondiionate de limitarea semnalului.

    n etajul final nu mai cutnd la faptul c sarcina extern este conectatdirect la ieirea circuitului tranzistorilor, curentul ce curge prin sarcin nu coninecomponenta continu, deoarece componentele curentului continuu de ieire a

    8UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    8/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    braelor snt egale ca valoare dar opuse ca sens. Respectiv pierderile sursei dealimentare n sarcin lipsesc i tensiunea dintre colector i emitor la fiecaretranzistor a etajului final va fi de 0,5Eal. Componentele alternative a curenilor din

    brae cauzate de semnalul de intrare n regimul clasa B trec prin sarcin succesivfiecare semiperioad a semnalului, crend pe sarcin o tensiune alternativ desemnal cu amplitudinea Um.ie.

    Tranzistorul VT1 din etajul prefinal monociclu conectat dup schema EC icare lucreaz n regimul clasa A, este alimentat cu tensiunea E al. Legturatranzistorului VT1 a etajului prefinal cu etajul final este rezistiv; n schema delegtur intr rezistorul Rc1 n circuitul colector al tranzistorului VT1.

    Cu ajutorul termorezistorului RT se obine tensiunea de polarizare atranzistorilor VT2 i VT3 a etajului final i totodat se realizeaz termostabilizareacurenilor colector de repaus a acestor tranzistori. Cu scopul simplificrii obineriiregimului de termostabilizare necesar, n paralel cu termorezistorul RT seconecteaz o rezisten de unt R de valoare prestabilit. Trebuie de remarcat c

    valoarea rezistenei RT//R=RT*R/(RT+R) de regul este mult mai mic carezistena colector Rc1. De asemenea trebuie de remarcat c n locultermorezistorului RT pentru polarizare i termostabilizare poate fi folosit o diod(linie punctat pe figura 1) sau cteva diode VD. Aceast variant este de baz ncircuitele integrate, deoarece n ele obinerea diodelor nu prezint dificultate.Tensiunea de polarizare la baza tranzistorului VT1 a etajului prefinal este asiguratde sursa de alimentare prin intermediul divizorului de tensiune R1R2. Pentrustabilizarea curentului de repaus colector i0C1 a tranzistorului VT1 este utilizatstabilizarea emitor cu ajutorul rezistorului RE1. Cu ct este mai mare valoarea

    rezistorului RE1 i cu ct este mai mic valoarea rezistenei divizorului de tensiuneRD1=R2//R1=R1*R2/(R1+R2) cu att mai mare va fi gradul reaciei negative locale ncurent continuu, care se formeaz datorit conectrii rezistorului RE1 i cu att maimic este curentul colector de repaos i0C1 al tranzistorului VT1. Pentru

    prentmpinarea reaciei negative n curent alternativ (dup semnal) condiionatde prezena rezistorului RE1, care reduce amplificarea etajului n curent alternativ,rezistorul RE1 se unteaz n curent alternativ cu un condensator CE1 de valoaredestul de mare. n conformitate cu clasificarea reelelor de reacie, aceast reacienegativ local este serie n raport cu intrarea i paralel n raport cu ieirea

    amplificatorului. De remarcat c n circuitele integrate varianta cu o astfel de reeade reacie (adic fr condensatorul CE1) este de baz.Dac varianta circuitului din fig.1 este incomod din cauza utilizrii a dou

    surse de alimentare (sau a unei surse cu born medie) sau, dac conform cerinelortehnice sarcina extern trebuie s aib legtur cu borna comun, atunci schemadin fig.1 se modific prin utilizarea unei singure surse de alimentare fr borncomun, conectnd sarcina Rs capacitiv, adic printr-un condensator de divizareCd.ie, dup cum este artat n fig.2.

    9UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    9/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Dup principiul de funcionare schema din fig.2 nu se deosebete de cea dinfig.1. Trebuie doar de menionat funcia deosebit a condensatorului Cd.ie, pe careel l ndeplinete n etajul final la funcionarea lui n regimul clasa B, mpreuncu funciile de baz de deconectare a sarcinii externe Rs de la tranzistoarele deieireVT4 i VT5 n curent continuu i conectarea acestora n curent alternativ.Acest condensator ncrcndu-se pn la 0,5Eal la conectarea schemei joac rolul desurs de alimentare pentru braul inferior a etajului final n acele semiperioade ale

    semnalului n care braul de jos se deschide, iar cel de sus se nchide, ntrerupndalimentarea braului inferior de la redresor. De remarcat c n procesul de blocarei deblocare succesiv braelor, tensiunea pe condensator va varia nesemnificativ,crescnd datorit ncrcrii n timpul funcionrii braului de sus i descrescnddatorit descrcrii pariale n timpul funcionrii brauilui de jos. ns aceastvariaie de tensiune ce are loc pe condensatorul Cd.ie poate fi redus pn la ovaloare minim prin alegerea capacitii condensatorului de valoare destul demare.

    O dezvoltare de mai departe a circuitului amplificator din fig.2 este schema

    artat n fig.3. Deosebirea ei de fig.2 este c divizorul de tensiune R1R2 nu esteconectat nemijlocit la sursa de alimentare, ci la tranzistorul VT5. n acest cazpentru polarizarea bazei tranzistorului VT1 se utilizeaz tensiunea de alimentareU0C3 a tranzistorulului VT3. Totodat, concomitent cu polarizarea n schem secreaz o RRNG (cuprinde toate etajele) paralel, i n raport cu intrarea, i n raportcu ieirea. Culegerea paralel a semnalului de reacie negativ de la ieireaschemei nseamn c reacia negativ va fi n tensiune, i n curent continuu, i ncurent alternativ (n semnal).

    10UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    10/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    n ce privete reacia negativ general n tensiune alternativ (dup semnal),ea va micora distorsiunile de faz, distorsiunile de frecven, distorsiunileneliniare i va majora stabilitatea coeficientului de amplificare. Deoarece reacianegativ general n tensiune alternativ este paralel n raport cu intrarea, ea vamicora impedana de intrare i coeficientul de amplificare n curent (i respectivcoeficientul de amplificare n tensiune) al schemei. Dac gradul de reacie nsemnal va fi mai mic ca cel calculat la proiectare (din punct de vedere al micorriidistorsiunilor neliniare i de frecven) atunci ea poate fi exclus, nlocuindrezistorul R1 cu dou rezistoare i introducnd un condensator de dezlegare Cf(reacia negativ de tensiune de curent continuu n acest caz rmne), iar n schemde introdus o reacie negativ global n curent alternativ dup semnal de un graddorit cu ajutorul rezistorului R i a condensatorului decuplator C, de o capacitatedestul de mare aleas din condiia:1/(jC)R/(50...100), fig.4.

    11UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    11/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Trebuie de menionat, c n toate schemele analizate valoarea mare aamplitudinii tensiunii de ieire a etajului prefinal Um.ie1=UB2(3)+Um.ie necesit i ovaloare mare a amplitudinii componentei alternative de curent colector (curent desemnal) de la tranzistorul VT1 prin rezistorul RC1 n circuitul colector a acestuitranzistor ceea ce impune mrirea puterii tranzistorului respectiv. n caz denecesitate aceste mrimi (curentul i puterea) pot fi reduse prin cteva modificri

    ale schemei de conectare a rezistorului RC1, aa cum este artat n fig.5, care esteschema din fig.3 modificat. n aceast schem cu ajutorul unui circuit RC special,toate tensiunile semnalului de pe sarcina etajului final sunt introduse n circuitulcolector a tranzistorului VT1 a etajului prefinal n serie i n faz cu tensiuneasemnalului pe RC1, obinut din contul curentului alternativ colector altranzistorului VT1.

    Se poate spune c prin intermediul poriunii de circuit RC din schema fig.5este introdus o oarecare reacie pozitiv. La alegerea valorii rezisteneirezistorului R ne vom conduce de urmtoarele considerente. Dintr-o parte

    rezistorul R devine conectat n curent alternativ, prin condensatoarele C i Cd.ie nparalel cu sarcina Rs. Deaceea valoarea rezistenei rezistorului R trebuie s fie multmai mare ca Rs, pentru a micora pierderile de semnal pe aceasta.

    Din alt parte rezistorul R n curent continuu e conectat n raport cu sursa dealimentare n serie cu RC1, deoarece rezistena rezistorului R trebuie s fie mai micca a rezistorului RC1 pentru a reduce pierderile tensiunii de alimentare. De regulrezistena R se alege din condiiile (510)RsR (0,10,2)RC1. n ce privetevaloarea capacitii condensatorului C ea se alege din condiia 1/(jC)R/(510).

    n ncheierea analizei schemelor din figurile 1...5 trebuie de menionaturmtoarea.

    12UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    12/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Structurile tranzistorilor utilizai n aceste scheme n caz de necesitate pot fischimbate cu schimbarea concomitent a polaritii tensiunii de alimentare. Spreexemplu, dac n etajul prefinal n loc de tranzistorul de structur n-p-n (cum esteartat n figurile analizate) va fi utilizat un tranzistor de tip p-n-p i n acest caz vafi nevoie de schimbat polaritatea sursei de alimentare i respectiv structuriletranzistorilor VT2, VT3, VT4 i VT5: n loc de VT2 va fi un tranzistor p-n-p, n

    loc de VT3-tranzistor n-p-n, n loc de VT4 i VT5-tranzistori p-n-p.Variantele analizate de etaje finale i prefinale formeaz baza multor circuite

    amplificatoare de semnal de frecven joas fr transformator utilizate n practic.Ele pot fi complicate prin introducerea diverselor circuite suplimentare carembuntesc caracteristicile de exploatare a amplificatoarelor (spre exemplu, acircuitelor de protecie a tranzistoarelor de ieire n caz de scurtcircuit n sarcin;circuite de corecie, etc.).

    n ncheierea acestui capitol menionm, c dac sursa de semnal cerut cu oF.E.M. Esurs i cu o rezisten intern Rsurs nu asigur la intrarea amplificatorului de

    putere din schemele din fig.1...5 nivelul necesar de tensiune i curent Um.int1 i Im.int1necesar pentru obinerea n sarcina Rs a nivelului tensiunii de ieire Um.ie cerut i

    puterii de ieire P~ie cerute de semnal util, atunci la intrarea acestor etaje seconecteaz sau etaje monociclu cu conectare rezistiv-capacitiv sau galvanic, sauamplificatoare operaionale cu un coeficient de amplificare ce asigur mrimileUm.int1 i Im.int1 necesare. Aceste etaje suplimentare snt amplasate n BRAP-ul dinschema bloc, fig.a.

    Ca exemplu, n fig.7 este prezentat schema posibil a unui amplificator deputere cu 4 etaje cu dou etaje preliminare echipate cu tranzistorii VTprel.1 i VTprel.2.

    Baza acestui amplificator o constituie schema etajului final cu tranzistori compuicuasi-complementari VT2-VT3 i VT4-VT5 i etajul prefinal cu tranzistorul VT1care prezint o oarecare modificare a schemei APFJ n dou etaje artat n fig.3.Modificarea const n nlocuirea elementelor de polarizare i termostabilizare RT(cu untul R) prin diodele VD1 i VD2; n adugarea circuitului special RC pentrusimplificarea condiiilor de lucru a tranzistorului prefinal VT1 i adugarearezistenelor de reacie R4 i R5 n circuitele emitor ale tranzistorilor de ieire VT3i VT4 cu scopul de simetriza braele etajului contratimp. n principiu neschimbatn aceast modificaie rmne utilizarea a dou sisteme de stabilizare a regimului

    de lucru a tranzistorilor etajului final sistema de termostabilizare a curenilorcontinui colector a tranzistorilor de ieire (ns cu modificarea RT i R prin VD1 iVD2 menionat mai sus) i sistema de stabilizare a tensiunilor de curent continuucolector identice U0C=Eal/2 pe tranzistorii VT2VT4 i VT3VT5 prin intermediulunei reele de reacie negativ galvanic paralel att n raport cu intrarea ct i cuieirea cu ajutorul divizorului R1 i R2.

    Menionm c utilizarea diodelor (uneia sau a mai multor unite serie una cualta) n locul termorezistorilor se utilizeaz pe larg att n dispozitivele discrete cti n cele integrate. Vom remarca c la realizarea n form discret diodele sefixeaz nemijlocit pe carcas sau pe radiatorul unuia din tranzistori. Mecanismulde termostabilizare cu ajutorul diodelor se reduce la urmtoarele.

    La creterea temperaturii tranzistorilor VT2 i VT3 concomitent crete itemperatura diodelor VD2 i VD3. CVA a fiecrei diode se deplaseaz la dreapta

    13UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    13/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    cu aproximativ 2,2mV/C (fig.6). Concomitent curentul fiecrei diode i0VD practicrmne constant, deoarece se determin n principal de curentul colector i0Cstabilizat al tranzistorului VT1, care este considerabil mai mare dect curenii de

    polarizare i0B2 i iB03 ai tranzistorilor VT2 i VT3. n rezultat se micoreaz cdereade tensiune pe fiecare diod de la U0VD.T1 la U0VD.T2 (fig.6) care duce la micorareacurenilor de polarizare i0B2 i i0B3 ce contravine creterea curenilor i0C2 i i0C3.

    Fiindc caracterul de schimbare a CVA a diodelor i a CVA de intrare atranzistorilor este asemntor, atunci termostabilizarea prin utilizarea diodelor estemult mai efectiv dect prin utilizarea termorezistorilor.

    n privina etajelor preliminare din schema artat n fig.7 se poate spuneurmtoarea. Primul etaj preliminar (etaj de intrare) a amplificatorului are executareEC (tranzistorul VTprel.1) i funcioneaz n regimul clasa A. Polarizarea bazei

    VTprel.1 se realizeaz cu ajutorul divizorului R1.prel.1 i R2.prel.1. Rezistorul REprel.1formeaz reeaua de reacie negativ i este element de termostabilizare emitor ncurent continuu (stabilizeaz curentul colector a VTprel.1). Semnalul amplificat de

    primul etaj preliminar se aplic la al doilea etaj preliminar realizat n conexiuneCC pe tranzistorul VTprel.2, care de asemenea funcioneaz n regimul clasa A.Rezistorul R2.prel.2 i R1.prel.2 formeaz divizorul de polarizare pentru tranzistorulVTprel.2. Rezistorul REprel.2 intr n sarcina emitor i concomitent asigur stabilizareacurentului continuu colector VTprel.2. Necesitatea n repetorul pe emitor (CC) estedictat de impedana de intrare mic a etajului prefinal din cauza RRNG paralelce cuprinde etajul final i prefinal. Datorit repetorului pe emitor pe VTprel.2, primuletaj asigur o amplificare mare a semnalului ce nu ar fi fost posibil dac primuletaj ar fi lucrat la o impedan de intrare mic a etajului urmtor. n circuitul dealimentare a primelor dou etaje este conectat filtrul RfCf, care asigur atenuareareaciei parazite ce poate avea loc ntre etaje prin sursa de alimentare comun iamortizarea suplimentar a pulsaiilor tensiunii de alimentare de redresorul Eal.

    n schema din fig.7 n afar de RRNG paralel n tensiune prin intermediulrezistenelor R1 i R2, ce cuprinde etajele final i prefinal n curent continuu itensiune de curent continuu, poate fi realizat i o RRNG serie n raport cu intrarea

    14UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    14/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    i paralel n raport cu ieirea prin intermediul R i REprel.1 (vezi linia punctat),care cuprinde toate etajele i micoreaz distorsiunile liniare i neliniare, zgomotul

    propriu, instabilitatea amplificrii i a impedanei de ieire, i mrete impedanade intrare a amplificatorului. Cu toate c aceast RRNG cuprinde mai mult de treietaje schema funcioneaz stabil. Ce se explic prin faptul c deplasrile de faz lafrecvene inferioare i superioare ce intr n aceast bucl a RRNG a etajelor snt

    relativ mici datorit RRNL existente. La intrarea schemei date este un regulator alamplificrii RR de tip poteniometru.

    Pentru calculul schemelor analizate mai sus, de regul valorile date iniial nsarcina de proiectare snt: puterea de ieire P~ie, rezistena de sarcin Rs,frecvenele limit a benzii de frecvene lucrtoare fs i fj, valoarea maximadmisibil a nivelului distorsiunilor de frecven la extremitatea benzii frecveneide lucru Mj.dat i Ms.dat, diapazonul temperaturilor de lucru a mediului Tm.min i Tm.max,nivelul admisibil al coeficientului de armonici KA.dat, coeficientul de micorare asarcinii S, ce caracterizeaz instabilitatea tensiunii de semnal la ieirea

    amplificatorului, F.E.M. a sursei de semnal Esurs, rezistena intern a sursei desemnal Rsurs.

    Alegerea schemei corespunztoare se face n conformitate cu recomandrileexpuse mai sus i cu luarea n vedere a puterii de ieire necesare.

    n capitolul trei este prezentat consecutivitatea aproximativ a calculuiamplificatoarelor fr transformator cu APFJ n dou etaje, cu etaj final contratimpcomplicat pe baz de tranzistori compui (fig.3 ) n regim de lucru clasa B.

    1.4. Regimul de functionare al tranzistorilor in etaje amplificatoare si

    modul de asigurare al lor.

    n functie de pozitia punctului M0 si de amplitudinea semnalului untranzistor poate lucra ntr-unul din urmatoarele regimuri, numite clase de

    functionare:A,AB,BsauC.

    Presupunem ca tranzistorul este conectat ca n figura 79. (conexiune EC). Laintrarea tranzistorului se aplica semnalul sinusoidal vbe = Vbesin t. Pecaracteristica de intrare se vede ca o mica tensiune sinusoidala aplicata n baza ( vbe)determina cresterea curentului de baza (ib); curentul de baza determina la rndul lui

    cresterea curentului de colector (ic) (vezi pe caracteristica de iesire). Folosindmodelul liniarizat al caracteristicii de transferIC = IC(VBE), n figura 80. suntreprezentate relatiile grafice semnal - raspuns, corespunzatoare celor patru clase defunctionare. Semnalul vbe, suprapus tensiunii de polarizare VBE din punctul mediu

    M0, este redat pe durata unei perioade a sa, T= 2/

    15UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    15/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Fig. 7. Amplificator EC, caracteristici de intrare iesire

    Curentul iC, care constituie raspunsul amplificatorului, are o forma specificapentru fiecare clasa de functionare, forma caracterizata de parametrul numit unghide taiere (unghi de deschidere) notat cu si definit ca jumatatea intervalului (t,t+ T) pe care raspunsul instantaneu la semnalul sinusoidal de perioada Testenenul. Unghiul de deschidere depinde att de pozitia lui M0 ct si deamplitudinea semnalului.

    - Functionarea n clasa A se caracterizeaza prin = 180o. Punctul M0 seplaseaza, prin alegerea polarizarii VBE, pe caracteristica n portiunea centrala

    liniara, iar semnalul trebuie sa aiba o amplitudine relativ mica. Clasa A se distingeprin coeficient de distorsiuni neliniare dredus, dar si printr-un randament redus.Prin sarcina circula curentul chiar si n lipsa semnalului. Este specifica functionariitranzistorului bipolar n etaje audiofrecventa de semnal mic.

    -Functionarea n clasaAB se caracterizeaza printr-un unghi cuprins ntre90o si 180o. Se trece din clasa A n clasa AB daca se mareste semnalul sau/si sedeplaseaza punctul M0 catre cotul caracteristicii. Ca urmare se mareste dar si d.Tranzistoarele din etajele de audiofrecventa ca si cele de radiofrecventa de semnalmare simetrice (unde raspunsul nu contine practic armonici pare) functioneaza deregula n aceasta clasa.

    - Functionarea n clasaB se obtine cnd M0 se plaseaza chiar n cotulcaracteristicii de transfer, deci cnd VBE = VBE(on). Rezulta = 90o.

    - Functionarea n clasa C se caracterizeaza prin < 90o si implica VBE 75%.

    17UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    17/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data 18UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    18/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    CAPITOLUL II

    Calculul amplificatoarelor de frecven joas fr transformator ndou etaje de amplificare n putere

    2.1. Alegerea schemei electrice a circuitului amplificator.

    Valoarea puterii utile n sarcin dat n sarcina de proiectare este de 18 W,iardistorsiunile neliniare admisibile sunt de 1,5 %. Din aceast cauz n etajul finalam ales spre utilizare tranzitori compui. innd cont de aceti doi parametriconsiderm c cea mai binevenit schem este schema contratimp, echipat cutranzistori compui de structur complimentar (fig.1). Aceasta este o soluie ce

    permite micorarea curentului baz a tranzistorilor etajului final i corespunttor acurentului colector a etajului prefinal.

    Fig 1 Fig.2

    Deoarece puterea n sarcin depete 5W, considerm structura din doitranzistori (fig.1).

    Regimul de funcionare a tranzistorilor din etajul final poate fi ales de clasaB sau AB. Regimul de clasa B provoac cele mai mari distorsiuni neliniare (dezeci de procente); este caracterizat de distorsiuni de treapt i zona moart deaproximativ 0,6...0,7 V. Din considerentele sus numite cea mai binevenit soluieeste utilizarea regimului clasa AB, cu utilizarea circuitului de polarizare artat nfig.2.

    Pentru alimentarea etajului folosim dou surse de alimentare, ce asiguralimentarea fiecrui bra de etaj la valori egale de tensiune, i corespunztor,

    19UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    19/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    excluderea distorsiunilor nelineare condiionate de neidentitatea tensiunilor dealimentare a braelor. Etajul prefinal are cuplare rezistiv cu etajul final (fig.3)

    n caliatate de circuit de polarizare am utilizat circuitul de mai sus deoareceeste mai termostabil . Dioda Zener (VD) are la bornele ei o tensiune constanta,ceea ce asigura obtinerea unei tensiuni de polarizare 2UBE independenta de valoareacurentului de colector al VT1. Rezistenta reglabila R permite obtinerea curentului

    de rapus dorit in tranzistorul final. Asemenea scheme au o performanta relativbune. Ele, in majoritate, se utilizeaza in amplificatoarele de putere, realizate cucomponente discrete sau circuite integrate hibride (o explicaie mai larg vezi n

    punctul 2.4)

    Fig 3

    20UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    20/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    2.2. Calculul etajului final contratimp echipat cu tranzistori compui nregimul clasa AB

    Calculul etajului contratimp echipat cu tranzistori compui n regim clasa

    AB echipat cu 2 surse de alimentare se efectueaz n urmtoarea consecutivitate:iniial se calculeaz braele schemei echipate cu tranzistori de ieire de putere istructur identic VT4 i VT5, apoi se calculeaz braele cu tranzistoriicomplementari VT2 i VT3. Calculul se efectueaz pentru braul VT2 i VT4, ceformeaz repetorul pe emitor compus, iar datele obinute se utilizeaz pentru aldoilea bra.

    1. Determinm puterea ce trebuie s asigure tranzistorul etajului final cuconsiderena pierderii n reea de reacie negativ (coeficient prestabilit):

    WWPP iesEA 11101,11,1~

    2 ==> (1)

    2. Se determin valoarea amplitudinii tensiunii colector de curent alternativa VT4 (valoarea amplitudinii tensiunii de semnal dintre colectorul iemitorul VT4): VWRPU sEAmc 83,14101122 ~2~ 4 === (2)

    3. Se determin tensiunea colector n punctul static de funcionare a VT4: VVVUUU cmcC 33,165,183,144min440 =+=+= (3)

    unde: UCmin4 tensiunea colector minimal care desparte poriunea neliniar acaracteristicilor de ieire a tranzistorului, egal aproximativ cu (1,21,3)U sat icare nu depete (1...2)V. Usat Se ia din ndrumar:

    4. Se determin valoarea tensiunii de alimentatre a tranzistorilor: VVUE Cal 66,3233,1622 40 == (4a)i alegem cea mai apropiat de valoarea din standardul nominal (aici am ales cu unmic adaos). Deoarece alimentarea de 36 V nu va satisface ulterior Ucmin2, Uoc1,e nevoie de a mari tensiunea sursei de alimentare pina la 60 V (2 surse fiecare acite 30 V) :

    VV

    EVEalal

    302

    60;60 === (4b)

    Cu toate acestea, trebuie de contientizat c, n etajul final, majorarea E al vaduce la micorarea coeficientului de utilizare a tensiunii colector ( ). 0 4 5/ies m ies CU U = i a randamentului circuitului de ieire, cu ce trebuie s ne conformm.

    5. Se calculeaz amplitudinea curentului alternativ colector al tranzistoruluiVT4:

    AV

    iR

    UI c

    s

    mcmc 483,1

    10

    83,144max

    44 =

    == (5)

    6. Se calculeaz puterea maxim disipat pe colectorul VT4: WWPP EAc 222,211202,0202,0

    ~

    24max === (6)7. Se aleg tranzistorii VT4 i VT5 dup urmtorii parametri:

    a. VEUU alCCadm 19,392,1)2(2,1 40 = (7)b. AAiI cCadm 85,1483,125,1)3.1...2,1( 4max == (8)

    21UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    21/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    c. WPP cadmTC 22,24maxmax.. = (9)d. kHzkHzff s 120304)4...2( == (10)e. h21E=25-40 (11)

    Am ales conform parametrilor calculati tranzistorul:KT 817 (n-p-n)

    Care are urmtorii parametri de baz: VVUCadm 19,3945 >= AAICadm 85,13 >= WWP admTC 222,225max.. >= MHzMHzf 12,03 >=

    h21E=25-40Tranzistorii alesi asigura puterea necesara (18W), fiind plasati pe radiatorul cusuprafata :

    2

    4maxmaxmax

    4max 45,31

    522,240150

    22,214001400cm

    W

    W

    RPTT

    PS

    jmcmj

    C =

    =

    = (12)

    not: se alege unul standard de suprafamai mare, sau se face unul aparte.Calculele se v-or face n continuare pentru aceti tranzistorii.

    8. Pe familia de caracteristici de ieire se duce dreapta de sarcin, iar n lipsa eise calculeaz, adic pentru construirea dreptei de sarcin sunt necesareurmtoare calculele:

    a. Se determin tensiunea de lucru la curentul colector nul: VEU alC 33,165,040 == (13)

    b. Se determin tensiunea de lucru la curentul colector maximal: VVVUUu mCCC 5,183,1433,164404min === (14)c. Coeficientul de utilizare a tensiunii colector:

    9,033,16

    83,14

    40

    4max ===

    V

    V

    U

    U

    C

    mC (15)

    d. Valoarea curentului n punctul static de funcionare:mAAii

    cC 45045,0)05,0..01,0( 4max40 ==

    e. Se calculeaz valoarea medie a curentului i puterii consumate de lasursa de alimentare de ctre circuitele colector ale tranzistorilor VT4 i VT5

    la valoarea nominal a puterii de ieire: A

    Aii CCmed 47,0

    14,3

    483,14max54 ===

    (16)

    WAViEP Cmedal 2,2847,06054504 == (17)f. Curentul de repaus baz:

    mAmA

    h

    ii

    E

    CB 8,1

    25

    45

    min21

    4040 === (18)

    g. Curentul maxim baz:

    mAA

    h

    ii

    E

    CB 3,59

    25

    483,1

    min21

    4max4max === (19)

    h. Amplitudinea maxim a curentului alternativ baz:

    22UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    22/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    mAih

    ii B

    E

    mCmB 3,594max

    min21

    44 == (20)

    Construim dreapta de sarcin:;5,14min VuC = ;48,14max AiC = ;33,1640 VU C =

    ;4540 mAi C =

    9. Din caracteristica dinamic de ieire a VT4, gsim curentul de repaus i0b4(i0b4=0.0024A) curentul baz maxim ibmax4 i amplitudinea de curent alternativ

    baz Imb4:ImB4= iBmax4- i0B4 iBmax4

    n lipsa caracteristicilor statice, aceti cureni pot fi determinai din relaiile:i0B4= i0C4/h21Emin=0.045A/25=0.0018A (21)

    iBmax4= iCmax4/h21Emin=1,483A/25=0.059A ImB4 (22)unde valoarea minim a coeficientului de amplificare h21Emin se utilizeaz cu scopul

    de a ine cont de mprtierea parametrilor tranzistorilor.NOT: Trebuie de menionat (observat) faptul c valorile i0B4 i iBmax4, n grafic i

    cele calculate difer cu cteva zecimi sau uniti. Acest lucru se datoreazunei oarecare erori n construirea graficului.

    10. n continuare se construiete caracteristica dinamic de intrare a VT4pentru care calculm:

    Amplitudinea tensiunii alternative la intrarea tranzistorului VT4: VUUU BBmB 5,2404max4 == (23)

    11. Rezistena de intrare n curent alternativ a tranzistorului VT4 (B-E): =

    === 15,42103,595,2

    34

    44int11

    A

    V

    I

    URh

    mB

    mBVTEC (24)

    Caracteristicile de intrare (aici la Uc=2V):

    23UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    23/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    ;5,14 VUoB = ;8,14 mAioB =

    ;5,24.max. VUB = ;3,594.max. mAiB =

    Calculam parametrii pentru tranzistorii VT2 si VT3 din bratele etajului final:

    1. Se calculeaz rezistenele rezistoarelor: )24(3302,32915,428)10..5( 544int54 ESTASRRRRR BEBEVTBEBE ======

    Not: Se aleg valori standarde pentru rezistoare, ele se vor utiliza nmontajul respectiv, dac este cazul.

    2. Se determin rezistena de intrare echivalent n curent alternativ atranzistorului VT4, cu consideraia rezistenei de unt Rs:

    =+

    =+

    = 4,3733015,42

    3305,42

    44int

    44int4int

    BEVT

    BEVT

    RR

    RRR (26)

    3. Calculam amplitudinea curentului alternativ colector de 2mCI si acurentului de repaus 20Ci ce trebuie asigurate de VT2:

    AV

    AR

    Uii

    E

    BBC 006.0

    330

    5,10018.0

    2

    404020 =

    +=+= (27)

    AV

    R

    UI mBmC 07,0

    4,37

    5,2

    4int

    42 =

    == (28)

    4. Se determin amplitudinea tensiunii de ieire a tranzistorul VT2: VVVUUU miesmBmies 33,1783,145,242 =+=+= (29)

    5. Se determin valoarea tensiunii colector n p.s.f. a tranzistorul VT2: VVVUEU BalC 5,285,1605,05,0 4020 === (30)

    6. Calculm valoarea maxima a curentului colector valoarea minim atensiunii colector-emitor a lui VT2 la putere de ieire nominal: AAAIii mCCC 076,007,0006.02202max =+=+= (31)

    VVVUUU miesCC 17,1133,175,282202min ===

    7. Determinm valoarea medie a curentului i puterii absorbite de la sursde VT2 i VT3:

    WmAViEP

    mAAi

    i

    Cmedal

    CCmed

    45,12,2460

    2,2414,3

    076,0

    32302

    2max

    32

    ==

    ===

    (32)

    Determinm puterea maxim disipat pe colectorul VT2(VT3):

    24UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    24/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    WAVIU

    PP mCmiesiesc 6,02

    07,033,17202,0

    2202,0202,0 22~ 322max =

    === (33)

    Determinm parametrii necesari pentru VT2 i VT3:a. VEUU alCCadm 4,685,2822,12,1)2(2,1 20 == (34)

    b. AiI cCadm 095,0076,025,1)3,1..2,1( 2max == (35)

    c. WPP cadmTC 6,02maxmax.. = (36)d. MHzkHzkHzff sh 12,0120304)4..2(21 === (37)e. h21E=30

    VT2 si VT3 sunt complementari, deci am ales tranzistorii:KT 815 (n-p-n) i KT 814 (p-n-p)

    Care are urmtorii parametri de baz:

    VUCadm 80=AICadm 5.1=

    WP admTC 1max.. =MHzf 3=

    h21E=308. Construim caracteristicile statice de iesire ale lui VT2:

    Caracteristica dinamic de iesire aVT2

    ;17,112min VuC = ;076,02max AiC =

    ;5,2820 VU C =

    ;620 mAi C =

    9. Se calculeaza curentii: de repaus baza i 20B , curentul maximal baza2maxBI si amplitudinea curentului alternativ baza, conform relatiilor:

    mAiII

    mAh

    iI

    mAh

    ii

    BBmB

    E

    CB

    E

    CB

    33,0

    44,0

    1,0

    202max2

    min21

    2max2max

    min21

    2020

    ==

    ==

    ==

    (37) - (39)

    10. Reprezentm grafic caracteristica de intrare a tranzistorului VT2:

    25UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    25/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Caracteristica dinamic de intrare aVT2

    ;64,02

    VUoB =

    ;1,02 mAioB =

    ;68,02.max. VUB = ;44,02.max. mAiB =

    Deci putem determina: VVVUUU BBmB 02,064,068,0202max2 === (40)

    Determinm rezistenele de intrare ale tranzistorului VT2:

    === kmA

    V

    I

    UR

    mB

    mBVT 06,0

    33,0

    02,0

    2

    22int (41)

    11. Aflm amplitudinea tensiunii de excitare pentru braele de sus i de jos aetajului final echipat cu tranzistorii compusi:

    VVVVUUUU

    VVVVUUUU

    mCmBmBm

    mCmBmBm

    35,1783,145,202,0

    35,1783,145,202,0

    4533int.

    4422int.

    =++=++=

    =++=++=

    (42)12. Rezistenele de intrare n curent alternativ a tranzistorilor compusi

    VT2,VT4 si VT3,VT5 din etajul final:

    ==== kmA

    V

    I

    URR

    mB

    m 6,5233,0

    35,17

    2

    2int.3int2int (43)

    13. Se determin puterea necesar pentru excitarea etajului final: mWmAVIUP mBm 86,233,035,175,05,0 22int.32int === (44)

    14. Se determin coeficienii de amplificare:

    185,0

    35,17

    83,14

    35086,2

    10

    2min

    .

    32int

    ..

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    26/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    2.3.Calculul etajului prefinal monociclu n regim clasa A cu cuplarerezistiv a etajului final

    Date iniiale pentru calculul etajului prefinal monociclu echipat cutranzistori VT1 n regimul clasa A cu cuplare rezistiv cu etajul final sntrezultatele de calcul a circuitului baz a tranzistorilor etajului final i

    particularitile expuse mai sus cu privire la construcie schemelor fr

    transformator.Tranzistorul etajului prefinal trebuie s asigure la intrarea etajului final o

    tensiune de semnal Um.int2, adic o tensiune Um.ie=UmC1=Um.int2 apropiat detensiunea de alimentare 0,5Eal a fiecrui bra. De aceea, de la tranzistorul etajului

    prefinal se cere o utilizare maxim a tensiunii de alimentare colector.Tensiunea colector de curent continuu U0C1 a tranzistorului VT1 va fi:

    1. Se determin tensiunea colector de curent continuu a tranzistorului VT1:

    VUU

    VU

    VVVVUUEU

    BVTBVT

    RE

    REBVTalC

    5,1

    1

    5,26164,0605,05,0

    2030

    10

    103010

    ==

    =

    ===

    (48)

    Not: U0RE1 se alege n limite de pn la 0,05Eal, care, de obicei, este0,5...2V.

    Cu toate acestea VT1 trebuie s satisfac condiia: VVVUUUUU CmCmCC 35,18135,171min2int.1min110 =+=++= (49)

    Not: UC.min.1 se alege mai mic dect 0,5...1V.2. Se determin rezistena Rc1 din circuitul colector a tranzistorului VT1:

    )24_(30

    9,28033,033,0

    35,175,164,0605,05,0

    1

    1min2

    2int.40201

    ESTASkR

    kmAmA

    VVVV

    iI

    UUUER

    C

    CmB

    mBBalC

    =

    =+

    =

    +

    = (50)

    Not: Se aleg valori standarde pentru rezistoare, ele se vor utiliza nmontajul respectiv, dac este cazul

    Valoarea minimal admisibil a curentului colector (regim liniar): mAmAImAIi mBmBC 033,033,01,01,0)1...5,0()1,0...05,0( 221min === (51)

    3. Se determin curentul colector al VT1 i p.s.f:

    mAVVV

    R

    UUEi

    C

    BBalC 5,24

    3000

    72,064,0605,05,0

    1

    402010 =

    =

    = (52)

    4. Se calculeaz puterea de disipare colector a VT1: WmAPiUP admTCCCC 45,05,2435,18max.10101max === (53)5. Se calculeaz amplitudinea curentului de semnal prin Rc1:

    mAk

    V

    R

    UI

    C

    m

    mRC 06,130

    35,17

    1

    2int.

    1 === (54)

    6. Se calculeaz componenta alternativ sumar a curentului colector la VT1: mAIII mRCmBmC 8,18121 =+= (55)

    7. Se calculeaz valoarea maxim a curentului colector a VT1: mAmAmAIii mCCC 3,438,185,241101max =+=+= (56)

    Se alege tranzistorul VT1 cu caracteristicile mai mari dect cele calculate:

    27UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    27/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    a. VEUU alCadmC 6,4335,1822,12,1)2(2,1 10. == (57)b. mAmAiI CadmC 6,6033,434,14,1 1max. ==

    (58)c. WPP CadmTC 54,01maxmax. = (59)d. MHzff sEh 12,0)4..2(21 = (60)

    Am ales conform paramaetrilor calculati tranzistorul:KT 817 B (n-p-n)

    Care are urmtorii parametri de baz:

    VUCadm 60= AICadm 3,0=

    WP admTC 1max.. = MHzf 5=h21E=25

    8. Se calculeaz rezistena sarcinii colector VT1 n curent alternativ:

    =+

    =+

    = kkk

    kk

    RR

    RRR

    C

    CC 052,1

    6,5230

    6,5230

    2int1

    2int1~1 (61)

    9. Se calculeaz curenii pentru VT1:

    mmAmAiii

    mAmAiii

    mAh

    i

    i

    mAh

    ii

    mAh

    ii

    BBmB

    BBmB

    E

    C

    B

    E

    CB

    E

    CB

    75,098,073,1

    95,0032,098,0

    032,0

    73,1

    98,0

    101max

    "

    1

    1min10

    '

    1

    min21

    1min

    1min

    min21

    1max

    1max

    min21

    10

    10

    ===

    ===

    ==

    ==

    ==

    (62) (66)10. Construim familia caracteristicilor statice de iesire a VT1, la fel construind

    si dreapta de sarcina dinamica pentru rezistenta de sarcina obtinuta:

    28UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    28/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Caracteristica dinamic a VT1;35,17

    1minVuC = ;3,431max mAiC =

    ;5,2610 VU C = ;5,2410 mAi C =

    Folosind datele obtinute mai sus construim caracteristica de intrare:Caracteristica dinamic de intrare a

    VT1;51 VUoB =

    ;98,01 mAioB =

    ;5,01.max. VUB = ;73,11.max. mAiB =

    11.Calculm rezistena de intrare a tranzistorului VT1 in curent alternativ:

    ==

    = kmA

    V

    ii

    UUR

    BB

    BBVT 65,2

    7,1

    5,4

    1min1max

    1min1max1int (67)

    12. Se determin puterea utila debitat de VT1 in sarcina lui colector, caretrebuie s satisfac condiia:

    mWPWmmAVIUP mCmCiesVT 8,2124,178,1835,185,05,0 32int11~

    1 ==== (68)Din datele obtinute se vede ca VT1 asigura atit tensiunea, cit si puterea necesara.

    2.4. Calculul circuitelor de polarizare i stabilizare a etajelor finale iprefinale

    29UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    29/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Folosim urmatorul circuit de polarizare :

    1. Reieind din tensiunea de polarizare cerut a etajului final, la temperaturade camer normal, determinm rezistena rezultant a unirii n paralel RT i RS:

    97,05,5

    )2040(3102,21

    )20(102,21

    3,22617,05,24

    5,5

    003

    403020

    0

    max.

    3

    2010

    403020

    =

    =++

    =

    =

    =

    ++=

    V

    CC

    UUU

    CTnm

    mAmA

    V

    ii

    UUUR

    BBB

    mP

    BC

    BBBTS

    (69), (70)

    Din ndrumar alegem un termorezistor cu o aa valoare a coeficientuluinegativ de temperatur a rezistenei ( )%T la un grad celsius, ca micorarearelativ s satisfac condiia mT

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    30/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    a colectorului uCmin1 a lui VT1 i dependenei eficacitii de termocompensare netajul de ieire de gradul de termostabilitate a curentului i0C1.

    Efectum calculul pentru determinarea rezistenelor R1, R2, RE1:Se determin cderea de tensiune pe rezistorul RE1:

    VVVU

    UUEU

    RE

    BVTCalRE

    25,265,13010

    301010

    ==

    =

    (74), (75)

    Se alege rezistena rezistorului RE1, care se determin cu relaia:

    )24(82

    4,7898,05,24

    2

    1

    1010

    101

    ESTASR

    mAmA

    V

    ii

    UR

    E

    Bc

    REE

    =

    =+

    =+

    =(76), (77)

    Not: Cu ct e mai mareRE1, cu att mai mare este gradul de reacie negativ localn curent continuu i ca urmare este mai efectiv stabilizarea curentuluicolector i0C1 n PSF. n calculul rezistenei RE1 trebuie prestabilit o valoaremaxim U0RE1.

    4. Se determin rezistena de sarcin n curent continuu:

    11

    11 4,1823,2263000

    CCC

    ETSCC

    RRR

    kRRRR

    +=

    =++=++=

    =

    =

    (78)

    Pentru a calcula 0Cadmi se construiete dreapta de sarcin n curent continuufolosind familia de caracteristici statice de ieire a VT1.

    5. Rezistena sumar RD1 i rezistenele R1 i R2 se gsesc cu relaiile:

    21

    211

    RR

    RRRD

    +

    =

    unde iD1 curentul continuu ce curge prin divizorul de polarizare baz aVT1 i de alege din relaia:

    mAAii BD 84,798,08)10...3( 101 === (79)6. Se calcul valoarea rezistenei R1 i R2 din punct de vedere a respectrii

    condiiilor de asigurare a tensiunii i curentului de polarizare:

    )48(398,298,084,7

    33084,7305,0

    )48(3338,31884,7

    15,1

    1

    110

    211

    2

    1

    10102

    ESTASkRkmAmA

    mAV

    ii

    RiER

    ESTASRVV

    i

    UUR

    DB

    Dal

    D

    REB

    ==+

    =

    +

    =

    ==+

    =+

    =

    (80),(81)

    deci:

    =+= 30073,299

    3000333

    30003331DR (82)

    2.5. Calculul coeficienilor de armonici a etajului final i prefinal i a graduluide reacie negativ global necesar n APFJ pentru asigurarea factorilor de

    armonici dat

    Dup cum rezult din calculul etajelor finale i prefinale, tranzistorii lorlucreaz n regim de semnal mare, adic n condiiile utilizrii depline a

    31UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    31/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    caracteristicilor statice i dinamice. De aceea, n aceste etaje pot aprea distorsiunineliniare, condiionate de CVA a tranzistorilor.

    Coeficientul de armonici a acestor etaje, cu ajutorul crora se apreciazdistorsiunile neliniare a amplificatorului proiectat, pot depi valorile admisibile.Din aceast cauz, asigurarea factorului de armonici de valoare prestabilit este o

    problem acut. De regul, valoarea admisibil de distorsiuni se obine prin

    intermediul unei reacii negative.1. Ecuaia pentru FEM a sursei echivalente de semnal a fiecrui bra din etajul

    final este: 'surs.VT2 B.VT 2 B.VT 4 C.VT 4 s B.VT 2 surs.VT2e u u i R i R = + + + (83)

    Aici, iCmaxVT4 se ia nemijlocit din dreapta de sarcin pentru VT4, iar valoarealui uBmaxVT4 nemijlocit din caracteristica dinamic de intrare a lui VT4 pe iBmaxVT4care se ia din dreapta de sarcina a lui VT4 pentru i CmaxVT4. n ceea ce priveteiBmaxVT2, pentru a fi determinat, este necesar la nceput de gsit curentul emitor a luiVT2.

    2. n acest caz putem calcula un punct de pe caracteristica dinamic de trecere,de exemplu, la curentul maximal colector C.maxVT4i :

    'surs.max VT 2 B max VT 2 B.max VT 4 C.max VT 4 s B.max VT 2 surs.VT 2e u u i R i R ;= + + + (84)

    E.maxVT2

    B.maxVT2

    21E.VT2

    ii

    h 1=

    += mA58,0

    26

    1014 3=

    (85)

    B.maxVT4

    E .max V T 2 B. max V T 4

    2

    ui i

    R= + = mA14

    330

    4108,1 3 =+ (86)

    ( )E.max VT 2 C. max VT 2 B. max VT 2 B. max N .VT 2 21EVT 2i i i i h 1= + = + (87)

    3. Avem nevoie de unii parametri care snt calculai mai jos:

    mAmA

    i

    mAmAR

    U

    ii

    h

    ii

    VkmAmAVVe

    RiRiuue

    VkmAmAVVe

    RiRiuue

    BVT

    BVT

    BVTEVT

    EVT

    EVT

    BVT

    VTsurs

    CVTBSCVTVTBVTBVTsurs

    OVTsurs

    VTsursVTBsVTCVTBVTBVTsurs

    019,026

    5,0

    5,0330

    5,1

    96,2

    ;1

    23,2411008,09489,155

    55,3110015,092,435,15,1

    20

    2

    40

    4020

    221

    20

    20

    2.max.

    12.040402.020.

    '

    2.

    2.2max4max4max2max

    '

    2max.

    ==

    =+=+=

    +=

    =+++=

    +++=

    =+++=

    +++=

    (88) (92)

    4. Calculm 5 valori momentane ale curentului de ieire a celor 2 brae aetajului cu consideraia coeficientului de asimetrie b a braelor etajului,care se alege ntre limitele 0,15...0,2; fie b=0,2:

    Aii

    Ai

    Aii

    CVT

    VTC

    043,0

    763,02

    043,0483,1

    483,1

    40

    '

    0

    '

    1

    4max

    '

    max

    ==

    =+=

    ==

    (93) (95)

    32UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    32/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    AAbii

    AAbii

    AAbii

    AAbii

    AAbii

    18,18,0483,1)1(

    61,08,0073,0)1(

    017,02,02043,02

    78,02,1763,0)1(

    51,1)2,01(483,1)1(

    '

    minmin

    '12

    '00

    '

    11

    'maxmax

    ===

    ===

    ===

    ==+=

    =+=+=

    (96) (100)

    5. tiind valorile celor 5 ordonate (ix), calculm amplitudinea curentului deieire a frecvenei de baz m1.iesI i amplitudinea armonicelor curentului deieire m 2.i es m 3.ie s m 4.i esI , I , I i, de asemenea, valoarea medie a curentului de ieire

    med.iesi :

    AAAAAiiii

    I

    AAAAAAiiiii

    I

    AAAAAiiii

    I

    AAAAiii

    I

    AAAAAiiii

    I

    iesm

    iesm

    iesm

    iesm

    iesm

    112,06

    )61,078,0(218,151,1

    6

    )(2

    021,0

    12

    017,06)61,078,0(418,151,1

    12

    6)(4

    015,06

    )61,078,0(218,151,1

    6

    )(2

    074,04

    )017,0(218,151,1

    4

    2

    36,13

    61,078,018,151,1

    3

    21minmax

    ..

    021minmax.4.

    21minmax.3.

    0minmax.2.

    21minmax.1.

    =+

    =+++

    =

    =+

    =+++

    =

    =++

    =

    =

    =

    =+

    =

    =+++

    =+

    =

    (101) - (105)6. Corectitudinea calculelor se apreciaz dup cum se satisface relaia:

    AAAAAi 51,1021,0015,0112,0074,036,1max =++= (106)7. Coeficientul de armonici a etajului de ieire se determin de relaia:

    %6%10036,1

    00044.000022515,0005476.,0%100

    1.

    2

    4.

    2

    3.

    2

    2.

    . =++

    =++

    =

    iesm

    iesmiesmiesm

    iesaI

    IIIK

    (107)8. Analog punctelor 1 7 din acest subpunct, se determin distorsiunile de

    frecven pentru etajul prefinal echipat cu tranzistorul VT1, folosind metoda

    33UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    33/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    celor 5 ordonate din caracteristicile de trecere ( )'C VT1 surs VT1i f e= a etajului clasaA din punctele dreptei de sarcin i caracteristicii dinamice de intrare,

    pentru:

    surs. VT1 B.VT1 B.VT1 surs.VT1e u i R = + (108)

    VmAVRiue

    VmAVRiue

    VmAVRiue

    VTsursVTBBVTVTsurs

    VTsursVTBVTBVTsurs

    VTsursVTBVTBVTsurs

    73,123098,05,1

    04,0230032,003,0

    4,523073,15

    1.1min.0101.0.

    1.1min.1min.1.min.

    1.1max.1max.1.max.

    =+=+==+=+=

    =+=+=

    (109)-(111)

    unde:

    =

    +

    +

    =

    ++=

    230

    1

    1

    1,3

    1

    33,0

    111111

    21

    1.

    kkkRRR

    R

    surs

    VTsurs (112)

    Calculam 5 valori momentane ale curentului de iesire a celor 2 brate aetajului de iesire:

    imin=0,8mA (113) imax=43,3mA (114) i0=24,5mA (115) i1=(imax+ i0)/2=33,9mA (116)

    i2=(imin+ i0)/2=12,65mA (117)

    9. Se calculeaz amplitudinea curentului prefinal a frecvenei de baz Im1 pref iamplitudinea armonicelor curentului prefinal Im2 pref,Im3 pref,Im4 pref i valoareamedie a curentului prefinal imed pref:

    34UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    34/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    mAmAmAmAmAi

    IIIIIi

    mAiiii

    I

    mAiiiiiI

    mAiiii

    I

    mAiii

    I

    mAiiii

    I

    prefmprefmprefmprefmprefm

    prefm

    prefm

    prefm

    prefm

    prefm

    48,4205001,2241,0225,125,21

    05,226

    )(2

    41,012

    6)(4

    00001,06

    )(2

    225,14

    2

    25,213

    max

    .4.3.2.1.max

    21minmax

    .

    021minmax

    .4

    21minmax

    .3

    0minmax

    .2

    21minmax

    .1

    =++=

    ++++=

    =+++

    =

    =+++=

    =

    =

    =+

    =

    =+

    =

    (118) (124)

    10.Calculm coeficientul de armonici a etajului prefinal:

    %06,6%10025,21

    1681,000001,0500625,1%100

    1.

    2

    4.

    2

    3.

    2

    2.

    . =++

    =++

    =mAI

    IIIK

    prefm

    prefmprefmprefm

    prefa

    (125)11.Coeficientul de armonici a etajelor prefinale i finale va fi:

    %53,872,36362.2

    .. =+=+= prefafinareza KKK (126)12.Aflm mrimea necesar gradului de reacie negativ:

    32,12)]011,00853,0(101[012,0

    0853,0)](101[ ..

    .

    .. =+=+ datareza

    data

    rezaKagen KK

    K

    K

    (127)

    2.6. Calculul distorsiunilor de frecven a APFJ cuprins cu reea dereacie negativ global

    Dup cum se tie, distorsiunile de frecven nalt snt cauzate de ineriatranzistoarelor i de influena capacitilor de montaj. n majoritatea cazurilor, dincauza numrului mic a capacitilor de montaj, de valori mici (mai ales nschemele integrate) influena lor se neglijeaz. innd cont de acest fapt, ndeterminarea distorsiunilor de frecven la frecvena maxim de lucru se va inecont numai de influena tranzistoarelor etajelor final i prefinal.

    1. n determinarea distorsiunilor de frecven, la frecven maxim se va inecont numai de influena tranzistoarelor etajelor final i prefinal: . . . . .s gen s EC pref s CC finM M M= (128)

    unde:Ms.EC.pref - coeficientul distorsiunilor de frecven a tranzistorului VT1din etajul prefinal conectat n schem cu EC:

    00004,13

    3011

    22

    121

    .. =

    +=

    +

    MHz

    kHz

    f

    fM

    Eh

    sprefECs (129)

    iar:Ms.CC.fin - coeficientul distorsiunilor de frecven a tranzistorului unuibra, a etajului final, n contratimp, n conectarea lor CC:

    )1( ...... finECsfinfinECsfinCCs MKMM (130)

    35UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    35/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    oriMMMM

    oriM

    MHz

    kHz

    MHz

    kHzM

    f

    f

    f

    fMMM

    gens

    finCCsprefECsgens

    finCCs

    finECs

    Eh

    s

    Eh

    sVTECsVTECsfinECs

    00006,100002,100004,1

    00002,100009,075,000008,1

    00008,13

    301

    3

    301

    11

    .

    .....

    ..

    22

    ..

    2

    421

    2

    221

    4..2....

    ===

    =

    =

    +

    +=

    +

    +==

    (131) (135)

    2. La gradul RNG necesar, coeficientul distorsiunilor de frecven la frecvenasuperioar de lucru sf va fi:

    dBMdBM

    MM

    datsRNGgens

    Kagen

    gens

    RNGgens

    30

    000000482,132,12

    10601

    11

    ...

    6

    *

    .

    .

    ..

    =

    =

    +=

    +=

    (136) , (137)

    3. Coeficientul global al distorsiunilor n subgama de frecvene joase estecauzat, n principal, de Cd.int, Cd.ies i CE, care la frecvena minim de lucru

    determin coeficienii respectiviMj.Cd.int,Mj.Cd.ies,Mj.CE1, n ori, i vor fi:

    oriM

    oriM

    M

    dBM

    dBMM

    MMMM

    RNgenj

    Kagen

    CEj

    RNCEj

    CEj

    iesCdjinCdj

    RNCEjiesCdjinCdjRNgenj

    145,1021014,105925,105925,1

    02,132,12

    2589,01

    11

    2

    5,0

    ..

    *

    .

    1.

    .1.

    .1.

    ....

    .1.......

    ==

    =+=

    +=

    =

    ==

    =

    (138) (142)

    ComparndMj.gen cu distorsiunile de frecven nalt date n sarcina deproiectareMj.dat, vedem c distorsiunile n schem sunt mai mici ca celeacceptabile, deci RNG nu trebuie recalculat.

    2.7. Calculul reelelor de reactie negativa globala RNG n APFJ bietaj

    Formula de calcul pentru gradul RNG, ce se asigur cu ajutorul circuituluiR1R2 i care curpinde etajele prefinal i final se obine din formula de baz pentru

    determinarea gradului de RN de trecere:* *

    gen gen gen

    1

    R1 K 1 K ;

    R R = + = +

    + (143)

    1. Determinm rezistena rezultant n curent alternativ ntre baza VT1 ipunctul comun al schemei:

    =

    +

    +

    =

    ++=

    3,2281000

    1

    333

    1

    2650

    111111

    21.int sursVT RRRR (144)

    i:

    36UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    36/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    32,125,1

    5,1415,73,2283000

    3,2281

    415,72

    83,14

    *

    *

    1

    .

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    37/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    =

    +=

    =

    =

    =

    =

    +=

    =

    =

    mAVV

    I

    mAV

    I

    mAV

    I

    R

    UUI

    R

    UI

    R

    UI

    RNRm

    Rm

    Rm

    mRm

    RNRm

    Rm

    Rm

    VT

    Rm

    Rm

    4,1

    3000

    225,2

    7,6333

    25,2

    85,02650

    25,2

    1.

    2.

    1.

    1

    int1.1.

    1.

    2

    1.

    2.

    1int

    1.

    1.

    (157)

    din relaiile de mai sus vom scrie:mAIIII RNRmRmRmnecm 95,81.2.1..int. =++= (158)

    3. Impedana de intrare, din cauza RNL paralele la intrare va fi mai mic cacea fr reacie i se calculeaz din formula:

    === 25295,8

    25,2

    .int.

    .int.1int

    mA

    V

    I

    UR

    necm

    necm (159)

    4. Capacitatea de intrare cu RNG paralel la intrare va fi mai mare ca frreacie:

    )1(

    )1(

    11.'1.1..int

    1.1..int1.int

    VTVTCBVTBEdin

    genRtrecdin

    KCCC

    KCCC

    ++=

    ++= (160)

    Vom calcula capacitatea dinamic de intrare a VT1

    nFMHz

    C

    fhrfrC

    VTEB

    EhEEEhEB

    VTEB

    50306,114,32

    1

    )1(2

    1

    2

    1

    1.'

    212121'

    1.'

    =

    =

    +=

    =

    (161)

    unde: === 06,10245,0

    026,0026,0

    10 mAir

    C

    E

    (162)

    Se d:flim frecvena de grani de 5 MHz:

    nFnFnFC

    nFnFnFC

    U

    UK

    pFC

    V

    V

    U

    UK

    pFCC

    din

    Bm

    iesmgen

    RBtrec

    m

    mVT

    VTCVTCB

    2,210)79,191(12,2

    65,5010)915,91(6050

    415,7

    1

    915,92

    83,19

    60

    3

    1int

    3

    1.int

    1.

    .

    1.

    1int.

    2int.1

    1.1.'

    =++=

    =++=

    ==

    ===

    =

    (163) (168)

    5. Amplitudinea curentului de semnal Im.int1 i a tensiunii de semnalasigurate la intrarea acestei scheme vor fi:

    mVARIU

    AmV

    RR

    EI

    mm

    surs

    sursmm

    2,12528,4

    8,42521000

    6

    1int1int.1int.

    1int

    .1int.

    ===

    =+

    =+

    =

    (169) (170)

    Deoarece nu se ndeplinesc condiiile:

    38UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    38/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    VmV

    UU

    mAA

    II

    necmm

    necmm

    25,22,1

    93,88,4

    .int.1int.

    .int.1int.

    U0B=0,5 V;

    2. Determinm rezistena colector (rezistorul de legtur) RC, pentru ce, lanceput se determin valoarea rezistenei echivalente Rech a etajului de ieire,

    admisibile din punct de vedere al asigurrii coeficientului de distorsiuni defrecven, condiionat de circuitul de ieire MSC0ies:

    42UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    42/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    iess

    iesCos

    echCf

    MR

    .0

    2

    ..

    .*2

    1

    , (189)

    unde: . . 1.05...1.1 1.1s Co iesM = valoarea aproximativ a coeficientului de frecven(n ori), dat pentru circuitul de ieire a etajului;

    urmmVTiesies CCCC .int..0 ++= capacitatea echivalent ce unteaz circuitul de intrare

    a etajului la frecvene nalte;

    nFC

    pFC

    pFCC

    urm

    m

    CVTiesVT

    2,2

    5

    20

    int ==

    =

    (190)

    iesVTC - capacitatea de ieire a tranzistorului dat n ndrumar;mC - capacitatea de montaj.

    Deci: nFCCCC urmmiesVTies 65,50int0 =++=

    =

    =

    2,48

    1065,503000014,32

    46,0

    2

    19

    0

    2

    .0.

    FHzCf

    MR

    iess

    iesCs

    ech

    n acest caz putem calcula rezistena echivalent colector:

    urmCVTiesech RRRR .int..

    1111++=

    (191)n cazul dat, 1/Ries.VT se neglijeaz ca fiind relativ mic, deci:

    )24(60

    6,592,48252

    2522,48

    .int

    int

    ESTASR

    RR

    RRR

    c

    echurm

    urmechc

    =

    =

    =

    =

    (192)

    3. Calculm valoarea rezistenei de stabilizare emitor RE i rezistenadivizorului de polarizare R1, R2, a circuitului baz a VT.

    Rezistena RE se determin reiind dn dou condiii:- din condiiile asigurrii stabilizrii necesare a curentului colector i0C;- din condiiile rezervei tensiunei de alimentare Eal;

    )24(110

    4,10798,07,12

    5.1

    5.1)3.0...2.0(

    00

    0

    00

    ESTASR

    mAmA

    V

    ii

    UR

    VUU

    E

    BC

    REE

    CRE

    =

    =+

    =+

    =

    =

    (193)

    0E

    RU - trebuie s mai satisfac condiia Kirckhoff:

    VVAVVU

    VEU

    URiUEU

    RE

    alRF

    RFCCCalRE

    24,4212600127,0560

    122.0

    0

    0

    0000

    ===

    (194)Condiia de mai sus este inaccesibil, de aceea U0RE se alege din condiia:U0RE=(0.01...0.05)Eal=0,6V (195)

    VEU alRF 122.00 =

    (196)

    43UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    43/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    )24(47

    15,46126,07,12

    6,0

    00

    0

    ESTASR

    mAmA

    V

    ii

    UR

    E

    BC

    REE

    =

    =+

    =+

    =

    (197) Rezistenele de polarizare baz a VT se gsesc din relaiile:

    =+

    =+

    = kmAAVVVV

    ii

    UUUE

    R BD

    REBRFal

    2,37126,026,1

    6,05,01260

    0

    000

    1 (198)

    unde: =+

    =

    ===

    ki

    UUR

    AmAii

    D

    REB

    BD

    1,1

    26,1126,01010

    00

    2

    0

    (199)

    Conform STAS: R1=39k si R2=1,1k.

    =+

    =

    +

    = k

    kk

    kk

    RR

    RRRD 07,1

    1,139

    1,139

    21

    21 (200)

    unde Di curentul divizorului de polarizare, care se alege n limitele( ) BD ii 010...5 .

    4. Gradul de RNG de trecere n curent continuu se determin din relaia:

    45,11

    6,212825

    1084,10011

    .int

    21* =

    +

    +=+

    +==VTD

    EE

    RR

    Rh

    (201)

    =+=++= 6,2124,1010127,0

    026.05)1(

    026.021

    0

    '.intA

    hi

    rRE

    C

    BBVT (202)

    5. Coeficientul de amplificare n curent continuu a etajului n circuitulcolector Ki i n ieirea schemei i'K snt:

    2,19252

    5,4878,99

    78,995,48

    2,484,100

    5,4825260

    25260

    int

    ~

    '

    ~21

    int

    int~

    =

    ==

    =

    ==

    =+

    =

    +

    =

    urm

    cii

    c

    echei

    urmc

    urmcc

    R

    RKK

    R

    RhK

    RR

    RRR

    (203) (205)

    6. Coeficientul de amplificare n tensiune este dat de relaia: 76,22

    6,212

    2,484,100

    int

    21 =

    ===VT

    echeVT

    R

    RhKK

    (206) 7. Rezistena de intrare cu consideraia rezistenei divizorului de polarizare

    se determin de conectarea n paralel a impedanei de intrare a VT i a divizoruluide polarizare:

    =

    +

    +

    =

    ++=

    6,1781,11

    361

    213,01

    111

    1

    .int

    1

    21.int

    .int

    kkkR

    RRRR

    prel

    VT

    prel

    (207)

    44UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    44/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    8. Capacitatea de intrare a etajului se determin de capacitatea de intrare atranzistorului:

    ( ) ( )

    ( )( ) ( )

    int. int . . ' '

    21

    21 21

    11 1

    2

    1 11 1

    2 1 2

    prel din VT B E B C B C

    B E h E

    B C B C

    E E h E E gran

    C C C C K C K r f

    C K C K r h f r f

    = = + + = + + =

    = + + = + ++

    (208)

    K coeficient de amplificare n tensiune.( )EEEB hrr 211 += rezistena jonciunii emitor, recalculat la intrarea tranzistorului.

    =+=+= 6,207)4,1001(0127,0

    026.0)1(

    026.021

    0

    'A

    hi

    r EC

    EB rezistena jonciunii emitor a

    tranzistorului VT; (209)

    nFpFMHz

    C prel 198,176,23*50806,20714.32

    1.int =+

    =

    (210)

    9. Calculm nivelul necesar de semnal la intrarea etajului: mV

    V

    K

    UU

    preliesm

    prelm 9,9876,22

    25,2..1int. ===

    (211)

    10. Amplitudinea curentului de intrare a tranzistorului i curentului de

    intrare a etajului se vor determina din relaiile:

    AmV

    R

    UI

    AmV

    R

    UI

    prel

    prelm

    prelm

    VT

    prelm

    VTm

    2,5536,178

    9,98

    7,4646,212

    9,98

    .int

    int.

    int.

    .int

    int.

    int.

    =

    ==

    =

    ==

    (212), (213)

    11. Calculul capacitilor Cd.ie.prel i CE se efectueaz reieind dindistorsiunile de frecven admisibile Mj prel la frecven inferioar de lucru. Mj Cd ie=Mj CE;Fie Mj Cd ie= 0,5dB = 1.05925(ori) =>

    =

    +

    +

    =

    ++=

    =+

    =

    +

    +

    +

    24,583600

    1

    1100

    1

    60

    1111

    60

    1)(2

    1

    1)(2

    1

    11

    21.

    '

    .

    ..

    2....int

    '

    2....int.

    ..

    RRRR

    RRR

    RRR

    MRRf

    KC

    MRRfC

    prelies

    surs

    C

    CVTies

    CVTiesprelies

    preliesCdjVTsursj

    iE

    preliesCdjurmpechj

    preliesd

    (214)

    (217)

    Ries.prec=Rc.prel , deoarece etajul preliminar ce st naintea acestuia este identiccu cel calculat, RC l putem lua acelai, adic de 60.

    45UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    45/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    mFC

    FC

    E

    preliesd

    5,8105925.1)6,21224,58(20*14.3*2

    78,100

    73105925.1)25260(20*14.3*2

    1

    2

    2..

    =+

    =+

    (218), (219)

    Valorile normate pentru capacitile calculate sunt:Cd.ies.prel coincide cu Cd.int.1, deci:Cd.ies.prel = Cd.int.1 = 100F la 100V (K-50-6-100V-100F).CE se normeaz la 10mF la 100V (K-50-6-100V-10mF)

    12. Rezistena Rf se calculeaz dup relaia:

    =

    ++=

    ++= k

    mAmAA

    V

    iii

    UR

    DBC

    RFf 84,0

    7,098,00127,0

    12

    00

    0

    (220)

    Valoarea normat este: Rf= 0,91 k (E 24).

    13. Capacitile Cf se determin dup relaia: F

    kHzRfC

    R

    C fjf

    f

    fj

    43791,02014.32

    50

    2

    100...50

    100...50

    1=

    =><

    (221)Cf se normeaz la valoarea de 450F si 100V (K-50-6-100V-450F) conform

    STAS.Calcule pentru cel de-al doilea etaj:

    VU

    Ahii

    VU

    mAIi

    ob

    E

    ocob

    oc

    prelmoc

    5,0

    4,164,100

    1650

    5

    65,1000553,033

    21

    .int.

    =

    ===

    =

    ===

    mVmV

    K

    U

    K

    UU

    preliesmpreliesm

    prelm 35,476,22

    8,981...2..2int. ====

    AV

    R

    UI

    VT

    prelm

    VTm 5,206,212

    35,4

    .int

    .int.

    int. === AV

    R

    UI

    prel

    prelm

    prelm 35,246,178

    35,4

    .int

    .int.

    int. ===

    m

    prelsurs

    sursm

    II

    AmV

    RR

    EI

    =

    +

    =

    +

    = 48,286,1781000

    6

    .int

    .

    mVmV

    RR

    REU

    prelsurs

    prelsursm5,4

    6,1781000

    6,1786

    .int

    .int. =+

    =+

    =

    ( )FC

    MRRfC

    preld

    prelCdjprelsursj

    preliesd

    3,196,51707

    1

    105925,16,17810002014,32

    1

    1)(2

    1

    2.int.

    2

    .int...int

    ..

    ==

    +

    =

    +

    46UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    46/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    Concluzie:

    n proiectul de curs efectuat, s-au cercetat proprietile etajelor

    amplificatoare fr transformator. S-au evideniat particularitileconstructive ale acestora i posibilitatea alctuirii schemelor electriceprincipiale. Deoarece puterea necesar e destul de mare, s-au folosit netajul de ieire cu tranzistori complementari (pentru asigurarea puteriinecesare) care au randament mai mare, ajungnd pn la 78%. Acest faptse explic prin faptul c aceti tranzistori funcioneaz n regim clasaB. S-au analizat mai multe scheme posibile de construcie ale etajeloramplificatoare de putere i particularitile de funcionare a fiecrei

    scheme propuse n parte. Amplificarea n tensiune fiind unitar laintrarea tranzistorilor de putere s-au folosit etaje de amplificare ntesiune, care, ns, lucreaz n regim clasa A,cu randament de max50%, dar astfel se micoreaz gradul de distorsiuni nelineare, iar n cazulprecedent cresc distorsiunile neliniare introduse de elementele active(tranzistorii).

    S-au evideniat modalitai de termostabilizare a PSF a etajelorfinale att pentru montarea discret a elementelor, ct i la confecionarea

    circuitelor n tehnologie integrat.S-a determinat c pentru confecionarea circuitelor conformtehnologiei integrate, este mai comod de utilizat diode. Pe cnd n

    47UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    47/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    montarea discret a circuitului, este suficient de ales termorezistorelenecesare. Pentru a face mai uoar gsirea termorezistorului necesar,acesta se unete n paralel cu un rezistor de valoare constant.

    S-a folosit schema cu 2 surse de alimentare care cu toate c e maicomplicat de realizat, duce la micorarea distorsiunilor. n etajele de

    putere mic este suficient i o singur surs de alimentare, ns n celede putere sporit, pentru a amplifica semiperioada negativ, se va cere osurs mai stabil dect condensatorul utilizat n schemele de aplificatoarecu o singur surs de alimentare. Distorsiunile introduse n semnalul utilsnt neglijabile, n cazul schemelor aplificatoare de putere mic,.

    S-au calculat un etaj preliminar i unul prefinal, pentru a asigura laintrarea amplificatoarelor de putere curentul i tensiunea necesar. S-aucalculat elementele etajelor finale, prefinale, ct i tranzistorul de intrare

    ale acestora.S-au determinat distorsiunile neliniare i liniare introduse de

    elementele circuitului. S-a efectuat calculul etajelor preliminare, i anumrului acestora..

    Bibliografie:

    1. ndrumar metodic privind ndeplinirea lucrrii de curs la disciplinaRadioelectronica III.

    2. ., .: , , 1979.

    3. ..: , ,

    , 1983.4. ..: ,

    , 1989.

    5. .: , , 1985.

    6. .., ..: , , 1990.

    48UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    48/49

    Coala

    Mod Coala N Document Semnat. Data

    7. . , , 1982.

    8. .. , , , 1994

    9. .. , , 1989.

    10. .. , , 1989.

    49UTM FRT TLC-101

  • 7/27/2019 Proiect Calculul Unui Amplificator Audio de 10 Wt

    49/49

    Anex:

    Poziia Denumirea Num. Not

    CondensatoareCint , Cd.ies.pre 50-6-100V-20F20% 2C1 50-6-100V-100mF20% 1C 50-6-80V-5mF20% 1CEpre 50-6-100V-1mF20% 1Cf 50-6-100V-450F20% 1

    Rezistoare

    R1 -0,25-3k5% 1

    R2 -0,25-333k5% 1R -0,25-0,26k5% 1RT M-13 R20C=10...2,2k 1RE1 -0,25-825% 1RC -0,25-30k5% 1R1 -0,25-75k5% 1R1 -0,5-15k5% 1RCpre , R2pre -0,5-1,1k5% 2REpre -0,5-475% 1

    R1pre -0,5-39k5% 1Rf -0,5-0,915% 1

    Tranzistoare

    VT1, VT6 639 2VT2 815 1VT3 814 1

    VT4 , VT5 817 2DiodeVD KC 191A Uzener=9,1V 1