Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 39
Текст из файла (страница 39)
6.!1,а или б), т. е. Гк (или !"к), который содержит все составляющие, входящие в ряд (4.156), Поскольку усилительные элементы работают поочередно, то, 1/ к кз Бна г яах как только ток одного из них до- - й 1г стигает максимального значения гк мах (рис. 6.15), другой оказывается практически закрытым, поэтому максимальное значение раз- ! постного тока, близкое к амплитуде его первой гармоники, равно 1и ж!к „. (6.23) Разностный ток покоя, как б а„„„, иаамб„л и„, видно из рис. 6.14 и 6.15, равен ну- 1 лю, а полное изменение коллек- 1 торного напряжения связано с 1!а 3 и гк мах через сопротивление нагрузки )с„: Рис.
б.15. Лнаграмма работы лвух- тактного каскада в режиме В Она ж ж к„!к „,. (6.24) Колебательная мощность, получаемая от обоих транзисторов прп совместной работе на общую нагрузку )т'„ 1/н ж1н~ 1/~ ~!к ж,я Йв!'к ~ы Мо цноб и! 6ть, потребляемая от источника питания, определяется как пРоизведение Ео па 21к,р (Рис. 6.11); с Учетом (4.157) в' — ! !97 кр~ эх Ро к 2Ео!к ср (2/и) Ео/к тэх (6.26) У каскада с последовательным питанием транзисторов, напри. мер, показанного на рис. 4,41, постоянная составляюгцая тока, потребляемая от источника питания, !к,𠆆/к „/и, а суммарное напряжение питания составляет 2Ео, поэтому потребляемая мощ.
ность не отличается от определяемой по формуле (6.26). Коэффициент полезного действия Ч= Р» в Ыкэ «э (6.27) 1ОК 4 Ео 4 теоретически зависит от коэффициента использования, в данном случае коллекторного напряжения рэ = (/кэ «э/(/кэ = !.!кэ «э/Ео. (6.28) При работе в режиме В предельное максимальное значение КПД составляет 78,5о/о, а при достижимом значении К=0,9, 0=70о/о. От- сюда видно, что режим В более Р экономичен, чем режим Л. Это объясняется еще и тем, что в реальных условиях, когда амплитуда сигнала изменяется, лишь в р отдельные моменты достигая максимального значения, средний за большой промежуток времени потребляемый ток, а следователь) но и энергия, оказываются мень! шими максимальных, Например, в усилителе звуковой частоты среднее потребление энергии прп Ркс.
б.!6. зависимость мошиостей Одной и той же номинальной от амплитуды с»скала при рабе- мощности Рк в режиме В оказыте в режиме В вается примерно в 10 раз меньше, чем в режиме Л. Мощность рассеяния на коллекторе (на стоке, на аноде) Рк= = (Рок — Рк)/2 здесь также зависит от амплитуды сигнала. Используя (6.25) и (6.26), узнаем, что Рк = Ео!ктэх/и Рк! к»ээх/4 (6.29) Исследуя зависимость Рк от /к ах (рис. 6.16) на максимум, находим критическое значение (6.30) при котором мощность рассеяния на коллекторе максимальна; (6.81) В критической точке к коэффициент использования коллекторного напряжения,,как следует из формул (6.24), (6.25) и (6.30), — — 0,636 2 (. 6.32) 1вз , КПД 1)кр = ~4кр/4 = 50%.
(6.33) Так как в большинстве случаев при номинальном значении сигнала 5=Ь ах)0,636, то мощность рассеяния на коллекторе оказывается максимальной прн амплитуде сигнала, не доходящей до номинальной. Для выбора транзистора необходимо установить соотношение между Рк р Фах и Рк.
Разделим (6.31) на (6.25); ~ К р еаа 2Е а Р ла Ях„1ах Используя (6.24) и (6.28), получаем (6.34) а при $=0,9 Р. ж 0,25Р„. (6.35) Так как прн работе в режиме Л потребляемая мощность прак.- тнчеоки не зависит от амплитуды сигнала, то мощность рассеяния на коллекторе Рк = Рак †„ оказывается максимальной при самом слабом сигнале, т. е. при Рк=О, следовательно, Ркр = Ррк. Принимая во внимание равенство (4.154), находим (6.36) В реальных условиях при работе в режиме Л ц~25...40Р1а; для двухтактного каскада Рк р щ,х —— .
Р„,'2Т! = (1,25...2) Р„(6 37) при одинаковом числе усилительных элементов оказывается в 5 ... 8 раз больше, чем в режиме В. Вследствие высокой экономичности и эффективности режим В используется прежде всего в двухтактных каскадах большой н средней мощности, а при дорогостоящих источниках питания (сухих элементах, аккумуляторах) — в каскаде любой мощности. а.з.х. тРАнсФОРЯАтОРные каскАды Для получения неискаженных колебаний в цепи нагрузки, как. было показано на рис, 6.11, необходимо вычитать токи 1'к и 1"к. В схеме на рис. 6.10 непосредственно эту операцию выполнить нельзя; однако, используя выходной трансформатор с первичной обмоткой, от которой выведена средняя точка с, можно определить изменение магнитодвижугцей силы (напряженности поля), пРопоРциональное Разности токов Рк н 1кк, ПосколькУ, как видно из Рис.
6.!О, токи 1'к и 1"к напРавлены пРотивоположно, то напряженность магнитного поля окажется пропорциональной разности числа ампервитков, т. е разности токов з* 199 (Л'>/2) "к — Ф>/2) '"к = (Ю2) ("к — "к). Разностный ток >а=рк — >"к, как видно из рис. 6.11,в и 6.14, ока.
зывается переменным. В этом случае, особенно в области средних частот, где не сказывается рассеяние и потребление тока кндук тивностью первичной обмотки, справедлив закон равенства магиитодвижущпх сил, в данном случае Л',/з = (Л/>/2) (Е'к — /'к), Последнее означает, что ток, протекающий через внешнюю нагрузку Рм оказывается пропорциональным разности токов усилительных элементов. В режиме В транзисторы практически открываются поочередно, так, прн обозначенной иа рис.
6.10 мгновенной полярности входного напряжения открыт транзистор Гм нагрузкой которого является входное сопротивление одной половины трансформатора Т,. В области средних частот это сопротивление равно /г„= =г,/2+(г>+/г>)п',, где г, — сопротивление первичной обмотки пч=Л>/(Л/>/2) =2Л>/Л > =2лт, при этом лт= Л з/Л > и /(в=г~/2+ + (гз+Йг)/4л т. Рассмотрим свойства двухтактного каскада.
Компенсация четных гармоник. Четные гармоники, входящие в состав токов плеч каскада, изменяются синфазно, в чем можно убедиться, заменив в (4.156) ь>Г на ы(/+Т/2) =ь>/+я, и, следовательно, при вычитании взаимно уничтожаются. Это свойство двухтактного каскада можно выявить и с помощью рпс.
6.11 и 6.14. За счет компенсации четных гармоник и оказывается возможным использование режима В. Отсутствие постоянного намагничивания магнитной цепи выходного трансформатора. Прн отсутствии сигнала через первичную обмотку протекают токи, покоя /'к и Т"к, создающие равные и противоположно направленные магнитные поля, иначе говоря, разностный ток покоя равен нулю. При наличии сигнала магнитные поля, обусловленные постоянными составляюпзими /'к,р,и /"к ми подобным же образом компенсируются. Это позволяет при равной мощности значительно уменьшить габариты, массу и стоимость выходного трансформатора.
Относительно небольшая чувствительность к пульсациям питающего напряжения. При пульсациях напряжения Е, токи покоя обоих плеч изменяются одинаково, поэтому их разность продо,>- жает оставаться равной нулю. При сигнале возникает слабо выраженный эффект модуляции фоном, В двухтактном каскаде допускаются пульсации, примерно в 5 раз больше, чем в однотактпом, за счет чего удается упростить сглаживающий фильтр, в частности, выпрямителя. Отсутствие тока основной частоты в цепи источника питания.
Как видно из рнс. 6.11,в, суммарный ток не содержит составляющей с частотой /, которая может, пройдя через источник питания, попасть в первые каскады усилителя и вызвать паразитную гене- 200 рацию, устраняемую с помощью развязывающих фильтров (к 4 11). В данном случае можно несколько упростить межкаскадныи фильтр, например, взять меньшую (примерно в 5 раз) емкость конденсатора Се. Перечисленные полезные свойства двухтактного каскада в полной мере реализ! ются при симметрично выполненных плечах. Вследствие разброса характернстнк н параметров транзисторов и латвп полной симметрии достичь не удается. Степень асимметрии необходимо ) и!Тывать, в частности, прн расчете коэффициента гармоник. В усилителях сра~внительно большой мощности (Ра)200 ...
., 500 Вт), где используется фиксированное смещение, как и показано на рис. 6.10, как правило, находит применение режим В с сеточным током, позволяющий наиболее полно использовать лампы по мощности н получать высокий КПД, особенно у трио- ДОВ. В ЭТОМ РЕЖИМЕ ЫС жат УС+ (/! Ри >0 И В ОТДЕЛЬНЫЕ ПРОМЕЖ1 Т кн времени ис О, и тогда появляется сеточный ток с максимальным значением 3с „. (рис. 6.17). Режим В с сеточным током позволяет получить большой размах импульсов анодного тока, что способствует повышению КПД. — -с!мат 13!а 0 Рис б17. Временная зависимость остоино!о тона прп работе лампы в режиме В 3.3.3.
дроссел! ные кАскАды Вследствие нелинейности и малого входного сопротивления лампы, работающей с сеточным током, для возбуждения двухтактносо каскада приходится использовать специальные каскады с малым выходным сопротивлением,как для переменного, так н для постоянного тока, называемые мощными предвыходнымц. По отношению к выходному каокаду предвыходной представтяет собой источник ЭДС, которую мы будем считать гармоюшеской, с внУтРеннпм сопРотивлением Я„,р (Рис. 6.18). Если сеточ- 201 ный ток имеет форму коротких импульсов (рис. 6.19), то на внутреннем сопротивлении этого источника ЭДС теряется напряжение Нгпр1с, т, е.
ис=ес гхгпргс, а при отсутствии сеточного тока и,= =е,. Из рис. б.!9 видно, что форма напряжения и, искажается. 'с 4 Гсгх и Рис. б.!9. Искажение входного напряжения на сетке лампы выходного каскада, вызванное импульсами сеточного потока Рис. 6.18. Представление мопгного предвыходного каскада в виде источника ЭЛС Известный метод расчета коэффициента гармоник по нескольким ординатам динамической характеристики, в данном случае, метод двух ординат, позволяет оценить искажения, возникающие при работе с током сетки: гтс та Рг п~4С мсх Гдс ЬГст~ И К ~а Первая и трствя ГарМОНИКИ ИонаЖЕННОГО Напряжения, а (г', — размах сеточного напряжения при номинальной выходной мощности.
Для получения небольшого коэффициента гармоник необходимо, чтобы 1(„р было мало. Можно уменьшить и 1с „, но при этом уменьшается и мощность рассеивания на аноде, т. е. лампа не полностью используется по мощности. Для уменьшения входного сопротивления лампы предвыходного каскада следует включать по схеме катодного повторителя, благодаря чему можно получить )гг(1 с4с. Постоянная составляющая сеточного тока гс,р зависит от амплитуды сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
