Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 27
Текст из файла (страница 27)
пзготавлпвают пз металлов с хорошей теплопроводностью (алюминии, '). Мощность потерь б»»полярно»о транзистора в основиоч выделяется в колпом псретохе. чю снчально допустичан температура которого Т„,„у» а"' тея в справочниках Тепловой ноток. передаваясь от котленториого псрехо'-окру каюшсй срсле. нмеюшей температуру Т„создаст иа своем путя перепад ' ' птур, пропоршн»нальный передаваемой мошности (она равна мошносги чс ь. н !ран»асторе Р„„,) и згнтолачу сопротнвтсиню )[, пути не[»сдачи ҄— т» . "— — Р: и, По.»»»»зс тепловое сопротивление [[, равно сумме тепловых сопро','инй ччастков псргход — корпус, корпус — радиатор и радиатор — среда: ",*»тал + [с.р + [!а,.
Обычно Р„а пренебрежимо мало, [[„„ приводится в сира. ках или ТУ на транзисторы и составляет ! 10 град/Вт, а [трс — — 1(п,[[п ':Х„ — плошадь полной поверхноси» радиатора, и, — его коэффициент тепло- Последний зависит от многих факторов. Например, длн вертикальной ; наневой пласз ивы без скепназьпой обработки и»»верхиостп и †-.13 Вт/(мак д), а для отпескоструеннон н »ачериенной пластины 21 Вт/(а[т град). а основании приведенных соотношений требуемая плошадь полной повсрхралнатора Пр 1 лт ["» (Та л»аа — Тс л»аа — Ралт!'»пл)) ° ' Л,— в м', Р„,, -- н Вт, )[„.
— в град[Вт; а, н Вт[(ча ° грал) Если для трап»адана максимально допустимая температура корпуса Т„„(обычна йлевь»х транзисторов), то Пр-=Плат (а»(Тлыат 'ус пат)!. !з[ Рконсчныс каскады усиления могут быть однотактными или двухтактнымн. Простейшими из ппх являются однотактныс. ах. Однотдктные кАскдды усиления мОщнОсти В однотактиои каскаде усиление осушсствлястся одним транзистором. Если в его выходную пспь нагрузка Л„включастся через трансформатор (рис.
8.!,а), называемый выходным, то каскад называется трансформаторным, В трансформаторном каскаде наклон нагрузочкой прямой ВС (рис. 8.1,6) для переменного тока определяется сопротивлением нагрузки транзистора тс„„ равным входному сопротивлению трансформатора, нагруженного на сопротивление тг. 1г'„,=- й„/лхт1,м гдс л=1с:/а, — козффипиеит трансформапни выходного трансформатора, равный отношению чисел витков обмоток; и, — - КПД трансформатора. Прямая ВС проходит чсрсз исходную рабочую точку А, которая выбирается на нагрузочиой прямой для постоянного тока. Последняя проходит вертикально, сели сопротивление провода первичной обмотки г,=й. В зтом случае постоянное напряжение на коллекторе в рабочей точке (/хь--.-В„.
Ток коллектора в ней Рке называстся током покоя. На рисунке нанесены также диаграммы мгновенных значений напряжения и тока коплгктора прп уснчении гармонического колебания максимальной амплитуды. Они содержат постоянную и переменную составляющие. Транзистор работает и режиме Л. Точки В и С опрсдсляют максимальиыс границы используемого участка иа1Зв Ъочиос! прямой.
Точка В лежит иа граиицс с сос!»яиисм насыщс; а точка С вЂ” иа границс с заисртым состоянисм гианзистора. .-::Йаиряассиис в точлс В и ток в точке С являются ми)шмальными 'взыиаюгся остаточными (и,с„с„,). Так как ири уменьшении ск самоинзуссции исрвичной обмотки складывастся с наиряжс- ' М иитаиия Еп, и нскоторыс отрсзки врсмсии оказывастся и кэ) 1)Важныз! Ноказатслем каскада являстся КПД выходной цсии "НЗИСтОра Ч=Р,)Рп,.
ЗДЕСЬ МШНИ»С.)Ь ИсрЕИЕИИОГО т»КИ Р, Отеман и иа)ТУзкУ тРасоист»РИ»сп,. НРоиоРциоиальиа лиалРатУ йлитуды колсбания, а моишость витания сто выходной цепи Рп, "вависит от исс. Поэтому для любого !гас)сада в рснсимс А Ц -- ~.,'0 шах, (8,1) относительная амилнтуда колсбания с",=-сс к1()шк ,Ф~,~».,к .... -,~РНайдсм )1с-..
Мошиость Рос=-Еп!и ср, ирнчсм ири отсутствии ис- "" СНИЙ СРСИИ)И! За НСОИ»д тОК ИИ Гаиня 7л со= !ЛО, а СЮ)И Г! "= О, ТО (Ухп Поэтому Рп =(/ко)л!. При максимальной амплитуде м:пцть Р шах= 0слл лаахх~сс!л пах! . Тогда 'о г)шах=-Р шахУ пс =0.5йн~ахйс слал, (8.2» 'пашах = К к пах%ко, $! и а =/шк шахДко макснмальныс коэй)финты исиользоиаиия наиряжения и тока витания транзистора. а они мсньшс сдиницы из-за остаточных иаиряжсния и тока, а "этому )1,„<0,5. Обычно ~.! „и сл !пах доиолнитслсхно уменьшают, 'ниимая сюнижсниую иалсимальиую амилитуду, так как вблизи ;,ск В и С работа транзистора соировождастся большими ислийнсоми искажениями. -;:1: На ирактике амилитуда усиливасмого колсбаиия редко бывает аксимальной. Наиример, для сипшлои звукового вешания в срсдсж03 и )1=009)! .„,. Если уровснь сигнала уменьшен, напри)ср регулятором громкости, то л и КПД будут ещс ниже.
Быстрос '"ление КПД (8,1) ири умсиьшеиии амилитуды обусловлено исиз"иным срсдним током витания и ирисущс всем каскадам в режи'вс А. Мошиость ироиорциоиальиа квадрату амилитуды. Поэтому ,' =с,'Р и,. Зависимости от ~ мощностсй Р.„Р и иотсрь иа кол"вкторс Рл=Рп,— Р ириведсны на рис. 8.2,а. При идсальных тран'сторах х ах — --„"...=-1, т1 .,=05 и крииыс Р и Р„ири л=) схо'нтся в одной точкс. Мощность Рк „„достигается ири (,=О, т. е. в 'Сжиме покоя, когда вся м»щиосгь витания транзистора рассеива" ся на коллскторс: Рл:пах с=Рп. =Р шахйшах. (8.3) ,. о этому максимально возможному значению рассчитывается ра„,киатор транзистора.
сзз а) т й! Рис. 8.2 В дснствитсльност«соиротивлсиие исранч>нн> обмотки г, ~0. Кроме тшо, оГ>ычно в цсиь эмнттсра вилючастся резистор эмиттсриой стабилизации й„»а. щ)>ыироваииый блокировочиым конденсатором. На этих соиротивтсниях тсрнстся часть иостояиного иаиряжсния витания, вследствие чсго Е>кэ —" Ек -- )кэ(йк+ г>).
Это сни,иаст общий КОД каскада. Из-за нелинейности транзистора иоло>китсльныс и отрицатсльиыс полувож>ы мщебаиия в олиотактном каскаде усиливаются нсозииаково. Поэтому Волос тоша маню>иальиую ньжодитх мощность можно оирслслить ио )двоеииыи аиилин дам (рнс. В.),6); Р м .=288 к >, 2! к мк,>В Исходя из обсснсчсния треб)с мого Р ык. обычно онредсляютсн соиротнвлсцнс нагрузки тран>астора Р„. к наиря канис и исходной рабочей точке Е>к ь Схема каслада иа палевом транзистора ие отличается от рассмотрснной Но рсзисюр исто> оной стэбилизации может отг)тсыиии»ь, жж ках оиасности тси.«. вой иеусто!живости (лавинообразного саморазо> рсва) у солса>ко транзистора нс (з маломощных усплнтслях иногда примсняют о!(нотактный огк исчный каскад с эак называсмой динампчсской нагрузкой в видо токостабнлизпрующсго двухполюсника, выполненного на транзи сторс (7Т2 на рис.
8.2,б). Для него в прсдслс при плсальных транзисторах (нс пмсюшнх остаточных пап ряжснпй) («жк >иак=Е«>'-', («к як=>ко и т) „=-25 с!э. т. е, вдвос меньше, чсм лля трансформа торного каскада. 83. ВЫЧИСЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ОДНОТЛКТНОГО КАСКАДА ! >о построснной сквозной характеристикс прямой псрсдачи (см.
$2.2) можно вычислить амплитуды гармоник выходного тока кас. ката. На рис. 8,3 показано построение формы кривой тока коллск. тора при гармонической форме ЭДС эквивалентного генерато. ра е, . Из-за кривизны сквозной характеристики ток гк(»!) имест искажснную (нс чисто гармоническую) форму и разлагается в рях Фурьс. !>)4 Рис. вл „'Для упрощения записи ряла начало отсчета по осн ы1 выбрано „' чтобы е, было косниусоплой: е, = Е„., соэ ы!. Благодаря это.
~:.'ерноличсская функния 1к(ы1) является четной и ее разложение "тй содер>кит .олько косинусы с нуленыип начальными фазами: )к(ы1) --1,.„+1„„совы!+!ям соэ 2ы1+1, з сов Зы1+ ..., (8 4) '.."::1:„— срслнес значение илн постоянная составляющая, 1,, ::,:.. — амплитулы гармоник тока коллектора. Их прелстоит оты- '4;ь ",:44Убычно эго делают по так называемому методу п яти орд н. :-;:,.;юзволяющсму определить амплитуды первых четырех гармо";.', На сквозной псрслаточной характеристике отмечают пять то, )рнс.
8.3), соответствующих амплитудным значснним и полови',:ачплнтул полуволн ЭДС е,, а также значению е,- =0 (точка "ои). Орлинаты 1,, соответствующие этим пяти точкам, обозна4с1;,.„1~~;. 1м! „л и 1,„„,. Количество орлинат определило назва' ' мстола. Для точки ! ы1=0 и ряд (8.4), ограниченный четырьмя ~мониками, запн!нстся как !юэль = lср+1ю~ + 1ем+ 1юо+1те Авале ",'ио записываем его для остальных точек 2 — 5. В рсзультатс по, асч систему из пяти уравнений.
Она позволяет найти постояностапляюн1ую 1,е и амплитуды четырех гармоник: 1„„= (1.„,— 1.,„+1„— 1 „,)!8; 1п~г= (1т.к+!а .— 21о)/4; 1зз /то= [/тхх — /т~и — 2 (/о ь — 1-о ь) ]/б; (8 б) /ть — "[/тхх+/тнн 4(/о,ь+/.-о,ь)+б/о1!)2' /хо= [/хнхх+ /хн!и+2 (/о ь+ 1-о ьУб Более высокие гармоники являются менее интснсивнылги, и их меж но нс учитывать.
Послс этого можно опрсдслнть коэффициент , *ар. моник /( Г/он +/ь +/ь )1 Для каскада на полевом транзисторе метод пяти ординат примспя ется к передаточной характеристике гс(изи ). Очевидно, что число ординат можно брать нс обязательно пр ~ь Оно можст быть больше илп меньии. в зависимости от того, ско ш. ко гармоник желательно учесть. Например, оставив только точю. 1, 3 н 5, получим метод трех ординат, по которому 1 != (1,„.— /т3н)/2, /хнэ= (/нхнх+/ннн 2/о)/4, /~р=!ть+1о. Он проще, но позволяет определить пз всех высших гармоник только вторую. Поэтому дает достаточиу!о тохпкють определения /лх лишь при форме пс: сдаточной характерисэнкн, блп[кой и квадратнчпои. В4.
ДВУХТАКТИЫЕ КАСКАДЫ В РЕЖИМЕ А В 4. ! !1РОСТЕНгГ!Н!х СХЕМ!>! ДНУХТАКТНЫХ КАСКАДОВ Двухтактным называсгся каскад, н ко~ором объединены два однотактных усилительных каскада, работа!огцпх па одну обшл !о нагрузку и управляемых взаимно протпвофазно одним и тем жс усилпваемым колсбанисм. В соответствии с этим двухталт. ный каскад состоит из двух полонин, называемых плечами. Напряжение на нагрузке получают путем взаимного вычитания выходшьх колебаний плеч, чтобы они суммировались, несмотря на протн!юфазное управление. Благодаря прогнвофазному управлению и вычитанию происходит частичная компенсация нелинейных искажений, вносимых плечами, и получаются некоторые другие прснмущесхва.
В двухтактном каскаде можно использовать ве только режим Л. Использо:.ание режима А обеспечивает очень малые нелинейные искажевш. Число возможных схем двухтактных каскадон очень велико. В простейшем трансформаторном каскаде (рис. 8.4,а) нагрузка Й„подключена к транзисторам через выходной трансформатор Т2, имеющий две половины первичной обмотки. Источник усиливаемого колебания подключен через входной трансформатор Т!. Транзисторы включены по схеме с ОЭ. Противофазност управления ими достигается благодаря подаче на базы входных напряжений с разных половин вторичной обмотки трансформатора Т), который, таким образом, является в каскаде фазоинверсньпь !36 гг гп Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
