Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 52
Текст из файла (страница 52)
При синусоидальной форме этого импульса его среднее значение Тк ар = тг1Ъ) гк изх. Иэ рис. 11.!1 следует, что в режиме В по сравнению с режимом А нагрузочная линия идет круче, что соответствует вдвое меньшему сопротивлению нагрузки при заданных У» а, и 1йкш, . I к ~аз з а, / к и и„" и„ К ~аз к из и а а о! ! л ка» з кср Рис. 11.!1.
Линия нагрузки в режи- ыах А и В и коллекторный ток при идеализнрованвых характеристиках йбт т ллй 1;1 1'1 е) !7 заказ № !ззл Однако режим В можно использовать только для двухтактной схемы усилителя. Принципиальную схему двухтактного усилителя, приведенную ранее (см. рис. 11.6), можно использовать как в режиме А, так и в режиме В. В последнем случае КПД усилителя выше. Согласно (11.8) КПД усилителя т1=0,5у$. Для режима В коэффициент использования коллекторноготока !та~!!к пр Оп5!к агахI(1!и) 1к агах =Я!2, (! 1.28) где ! „,— амплитуда первой гармоники коллекторного тока, а !к,р — среднее значение коллекторного тока, Подставляя (1!.28) в (1!.8), получаем и = п5/4. (!1.29) При 5=5, =1 получаем максимальный КПД для режима В (11.30) что составляет 78,5%. Максимальная рассеиваемая мощность в режиме В.
Мощность, рассеиваемая на коллекторе, Р„=Р— Р, где Р— мощность постоянного тока, отбираемая от источника; Р— полезная мощ. ность, выделяемая в нагрузке, подключенной к выходу усилителя. В режиме А мощность постоянного тока Р==!кпрБ„остается постоянной и не зависит от Р . Поэтому рассеиваемая на коллекторе мощность максимальна в «режиме молчания», т. е. при Р =О. Следовательно, в режиме А Рк шах Р В режиме В в режиме молчания '(при Р =0) мощность постоянного тока Р, подводимая к транзистору, равна нулю, поэтому и рассеиваемая на коллекторе мощность равна нулю. При постоянном напряжении источника питания и линейном возрастании амплитуды переменной составляющей коллекторного напряжения от 0 до (1 агах подводимая от источника мощность Р возрастает линейно, а мощность Р растет пропорционально квадрату амплитуды напряжения, поэтому Р„Р= — Р (!п1к пр — 0,5Итх)2К„.
Учитывая, что !и ср= 1» агах!и, !па к1 = 0~5!к шах, получаем !к пр (2/и) 1уу, п~ (2(л) (Ап а!2К„. Подставляя это выражение в формулу для Р„, получаем 268 Дифференцируя Р„по $ и приравнивая производную нуле>, находим, что при $=2>п (11.31) Рис, 11.13. Переходные иска жения в транзисторном уси лителе, работагошеи в реки ые В рассеивается наибольшая мощность, равная Рк гаях= (1йс~т т1>П Яж '(11.32) На рис. 11.12 показаны зависимости Р= и Р от коэффициента непользования напряжения 2. Отметим, что максимум рассеиваемой мощности наступает не при максимальной мощности сигнала на выходе, а при некотором среднем ее значении.
Именно такой наиболее тяжелый режим н должен выдерживать транзистор или электронная лампа в усилителе мощности, работающем в режиме В (111. При коэффициенте использования коллекторного напряжения 5=2/и 1ГПД усилителя в режиме В >1=0,5. При 5=2>я мощность в режиме В равна максимальной мощности в режиме А при с=1. Следовательно, при одинаковой максимальной допустимой мощности рассеивания на коллекторе транзистора в режимах А и В в последнем можно получить от каждого транзистора в па14=2,5 раза боль- р шую полезную максимальную мощ- и ность. Это одно важное достоинство режима В. Другое важное достоинст- р,юи во — малый расход энергии от источника питания при малом уровне сигнала.
рл Режим АВ. Мы рассмотрели рабо- ! ту усилителя мощности в режиме В, г/к предположив, что характеристики тРаНЗИСтОРа ЯВЛЯЮТСЯ ИДЕаЛНЗИРОВаи- Рис. 11.12. Зависимость мень ными и входной ток имеет строго си- иостеа подводииоа Р, и .тенусоидальную форму. При реальных бательноа Р- и рассеивав оа характеристиках коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ не является торного напряжения в режипостояниым. В режиме большого сиг- ие В нала он зависит от тока коллектора примерно так, как это было показано на Рис.
5.23. Из РисУнка видно, у ь В идднеи что прн очень малых токах, т. е, вблизи исходной точки, в режиме В коэф- / фнциент передачи тока вначале растет. Вследствие этого при линейном / / возрастании тока базы ток коллекто- I ра изменяется нелинейно. l Возникающие при этом искажения выходного тока показаны иа рис. 11.13. Оии называются переходными искажениями, так как обус- 17в 259 ловлены не только указанной выше причиной — отклонением реальных характеристик от идеализированных,— но и тем, что в реальном усилителе трудно обеспечить сииусоидальное изменение входного тока (тока базы).
Действительно, предыдущий каскад не является генератором с бесконечным выходным сопротивлением, и переменная составляющая базового тока, строго говоря, зависит от нелинейного входного сопротивления транзистора, изменяющегося по мере постепенного отпирания р-л перехода, Чтобы устранить переходные искажения, имеющие место при работе в режиме В, исходную рабочую точку смещают в направлении к исходной рабочей точке режима А, т.
е. начальный ток транзистора берут отличным от нуля. При этом транзистор открыт и в отсутствие входного сигнала. Такой промежуточный режим работы между А и В называют режимом АВ. Рабочая точка в режиме АВ значительно ближе к точке В, нежели в точке А. По существу, при больших амплитудах режим АВ является режимом В, а при малых — режимом А. На рис. 11.14 показано взаимное расположение рабочих точек в режимах А, В и АВ. Из рисунка видно, что, изменяя режим работы, следует изменять и сопротивление нагрузки. Обратим внимание на то, что в режиме АВ нагрузочная линия имеет внд ломаной линии МУЯ.
Ее наклон на отрезке МА1 при работе обоих транзисторов такой же, как в классе А. Оптимальное сопротивление источника сигнала. На рис. 11.15,а показана зависимость тока коллектора от тока базы, а на рис. 11.15,6 — от напряжения база — эмиттер. Из рисунка видно, что при больших сигналах эти зависимости имеют вогнутость и выпуклость в разные стороны, причем зависимость коллекторного тока от входного напряжения более линейна при больших токах коллектора. Зависимость (к от зв соответствует генератору тока в базовой цепи транзистора, имеющего )т,=оо, Зависимость рзк от ивв соответствует генератору напряжения в базовой цепи транзистора, имеющего Л,=О.
Наиболее линейную зависимость коллекторного тока от напряжения сигнала можно получить прн некотором среднем значении гл л лга л з л азу В1 „,„~в1-в в гв в илз а/ и/ сг м и П л а ° л Рис. 11.15. Зависимость коллекторвого тока от тока базы и напряжения база — вмиттер Рис, 11.14. Расположенве рабочей точки в режимах А, В и АВ 260 сопротивления источника сигнала )т',. Для усилителей мощности в несколько ватт оптимальное сопротивление источника сигнала )1(аорт=50 — 100 Ом. Йетрудно объяснить увеличение линейности характеристики, когда сопротивление генератора близко к оптимальному. Действительно, уменьшение йми при увеличении тока базы (в генераторе тока) можно компенсировать экспоненциальным ростом тока базы при подаче сигнала от генератора напряжения.
Очевидно, что при некотороьи среднем значении тт, наблюдается более или менее точная компенсация. Таким образом как бы исправляется выпуклость характеристики (см. рис. 11.15,а) в ее верхней части. Для уменьшения же переходных искажений желателен режим АВ (см. рис. 11,15, б). 11.6. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ На рис. 11.16 показана двухтактная схема бестрансформаторного транзисторного усилителя мощности. В схеме использованы транзисторы дополнительных типов: (ТТ1 и-р-и-типа и )ТТ2 р-и-ртипа. Усилитель может работать в режимах А, АВ и В. Для этого нужно обеспечить соответствующее смещение в цепи базы каждого из транзисторов (на рис.
11.16 не показано). Если транзисторы 7Т! и ЧТ2 имеют одинаковые характеристики, то в отсутствие сигнала на входе начальный коллекторный ток, являющийся для них общим, создает на транзисторах одинаковое падение напряжения, В результате между точками М и 1У, к которым подключена нагрузка )т„, напряжение равно нулю.
Входное напряжение, подаваемое на базы транзисторов, изменяет их сопротивления постоянному току таким образом, что одно из них уменьшается, а другое увеличивается, а это, в свою очередь, приводит соответственно к повышению или понижению потенциала точки М относительно точки Ат. Можно обойтись без отвода от средней точки источника питания, присоединив правый конец резистора нагрузки к нижнему зажиму источника питания через электролитический конденсатор емкостью 500 — 4000 мкФ.
Главный недостаток данной схемы бестрапсформаторного усилителя состоит в трудности подбора двух транзисторов дополни- ие Рис. 11,1Ц Двухтактиьей усилитель на транзисторах дополнительных типов: а схема, пояеняянцея принцип деастеня; Π— принципиальная схема Рис. 11.17. Схема бестраисформатораого транзисторного усилителя тельных типов с характеристиками, близкими на всем диапазоне значений выходного сигнала. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
