Гусев - Электроника (944138), страница 67
Текст из файла (страница 67)
— соответственно максимально допустимое напряжение и ток для данного транзистора. Зная Г„„„и 1к кх, можно связать их с Я'„, т. е. (4.225) ~н 1'ктта*!1 птах и найти коэффициент трансформации пг=~~'йн.'Ян=у'1кат.х)1н!1'.ттах (422б) Усилительный каскад, работающий в режиме А„в первом приближении можно считать линейным. Поэтому мощность, отдаваемая источником питания, не зависит от входного сигнала: РО Ех1ко. (4.227) Из (4.225) видно, что максимальный КПД имеет место при 1к а.=1«О и ()„„=Ек.
При этом он будет близок к своему максимально допустимому значению 0,5 (практически не выше 0,45). Если учесть потери в трансформаторе и цепях смещения (1:„Я,), то реально достижимый КПД находится в пределах 0,30 — 0,35. С учетом неравенств (4.224) определим максимальную мощность, которую может отдать транзистор: Р'„,„< и~~,„1 „а„)8. (4.228) Не следует забывать, что максимальная мощность ограничена не только допустимыми напряжением и током, но и допустимой мощностью рассеяния на коллекторе Р»„,к.
В усилительном каскаде мощность„рассеиваемая на коллекторе транзистора, Р,=РΠ— Р„' (4. 229) и КПД коллекторной цепи Чк т1 )~ О хх 1«!( 1-',1кО). (4. 230) Подставляя в (4.229) РО, найденное из (4.230), получим Р, =(1 ц,) Р ! Ч,. (4.231) 311 Г 3 но, что для повышсния коэффициента усиления по мощности сопротивление А„' желательно брать большим, поэтому заданную мощность Р'„целесообразно обеспечивать за счет повышения амплитуды выходного напряжения, а не тока. Нелинейные искажения возникают в выходной (коллекторной) и во входной цепях, Они обусловлены зависимостью Ьх,б от тока и нелинейностью входной характеристики. Если задать синусоидальный входной ток 1,(2), то кривая и,(3) будет сильно искажена (рис.
4.43, а). но это почти не отражается на выходном напряжении, так как оно определяется током эмиттера. Если задать синусоидальное напряжение 13', (питание от источника Рис. 4.43. Выходные хярякхери С1ИКИ, ПОЯСИЯЮИ1ИЕ ПРИЧИНЫ ПО яяяеиия иепииейиьы искккхкеиий 311 Отсюда можно записать приближенное неравенство, позволяющее выбрать транзистор по значению допустимой мощности рассеяния в коллект орной цепи: ~ нпах~ '1кРкакак~ (( т(к) (4.232) Так как КПД коллекторной цепи т(„<0,5, для оценки допустимой мощности рассеяния в коллскторной цепи можно использовать другое приближенное неравенство Р„',„~ т(к Р»„„.
(4.233) Входную мощность, которую должен отдавать каскад предварительного усиления, обычно определяют приближенно. Это обусловлено нели нейностью характеристики 1а (13эь) (рис. 4.42, е). Поэтому берем усредненное значение входного сопротивления, которое для схсмы с ОБ при больших токах ~в ар ~111бар Гб1(~ +'221а) (4. 234) Тогда необходимая мощность на входе каскада Р,„72 й,„,„!2. (4.235) Коэффициент усиления по мощности каскада найдем как отношение Р„к Р,„: Р )Р 72 о (()2 д ) (4.236) Учитывая, что 7„(, .
получим 2ХГ 3Х и тевк скк = ач н () + 11 2 1 а ) ! Гб (4.237) Из последнего выражения вид- ЭДС), то ток ~',(~) будет несинусоидальным и, как следствие, наблюдаются сильные нелинейные искажения выходного сигнала (рис. 4.43, 6). Таким образом, для уменьшения нелинейных искажений, вызванных входной цепью, необходимо увеличивать сопротивление ист'очипка гс'„тем самым функционально приближая источник сигнала к генератору тока. Однако при этом увеличиваются потери мощности на этом сопротивлении и поэтому К', выбирают обычно меньше гс„„и.
Для уменьшения нелинейных искаженйй часто идут на снижение КПД и выбирают большое значение тока покоя 1,о. Он у мощных транзисторов может достигать десятков -- сотен мА. Коэффициент трансформации входного трансформатора Т1 определяют. из уравнения л, = 'Я',~Я„, ~4,238) в котором хх', иногда задаюг из условия согласования: (4. 239) ~ г ~кх ер. Для мощных выходных каскадов с ОЭ (рис.
4.44, а) в основном справедливо все сказанное выше. Однако имеются и некоторые отличия. Входная мощность этих каскадов значительно меньше (приблизительно в л,"„раз) и соответствешю больше коэффициент усиления по мощности. Влияние нелинейности входной характеристики 1в (~/вэ) на нелинейные искажения значительно больше, чем у каскада с ОБ. Как правило, отсутствует резистор в цепи эмиттера Я„так как при больших токах его сопротивление должно иметь очень малое значение и емкость С должна быть очень большой. Требуемое напряжение смещения обеспечивается с помощью диода Из.
Вместе с резистором гхг он образует делитель гк гкпгаг Ри тг в .~» Рис 444 Схема выходного каскада с Ох, работающего в режиме А <а); его счагическая и динамическая выходные харак герисгики (о) з~з напряжения. Вследствие малого дифференциального сопротивления диода можно считать, что по переменному току соответствующий вывод обмотки трансформатора подключен к обшей шине.
Кроме того„с помощью диода осуществляется температурная стабилизация положения рабочей точки в статическом режиме работы. Это обусловлено идентичностью температурных характеристик диода и эмиттерного перехода. Выходные характеристики с линией нагрузки и построениями. поясняющими изменения тока и напряжения коллектора, возника3оц1ими при подаче входного сигнала, приведены на рис. 4.44, б. Главное преимушество каскада с ОЭ перед каскадом с ОБ то, что его коэффициент усиления по мощности в пределе может быть в !+6*„, раз больше. Однако на практике такой выигрыш в усилении по мощности реализовать не удается из-за меньшего значения Гкэ,„в схеме с ОЭ и соответственно более низкого сопротивления Л'„, которое можно использовать.
Тем не менее оно достаточно большое, поэтому во многих случаях отдают предпочтение каскаду с ОЭ, несмотря на то что по остальным показателям он уступает каскаду с ОБ. У не~ о: !) использование рабочего диапазона напряжений хуже, чем в схеме с ОБ, из-за того, что напряжение в точке Ь принципиально не равно нулю и, как следствие, каскад имеет меньший КПД„2) температурная стабильность хуже, так как коэффициент Ь~„достаточно сильно изменяется с температурой и отсутствует сопротивление Л., в эмиттерной цепи, с помощью которого обычно осуществляют термостабилизацию; 3) нелинейные искажения выше, так как Ь,*, сильно зависит от тока.
Двухтактиые выходные каскады. В связи с тем что КПД однотактных выходных каскадов в режиме А меныпе 0,5 в мощных выходных каскадах. часто используют двухтактные выходные каскады, работающие в режиме В или АВ. Применяюг три схемы включения транзисторов: с ОБ, ОЭ, ОК. Двухтактные выходные каскады можно подразделить па каскады с согласующими выходными трансформаторами и бестрансформаторные выходные каскады. В трансформаторных каскадах удается, как правило, получать лучшее согласование каскада и нагрузки. а также повышенную температурную стабильность. Онн являются классическими схемами, обеспечивающими получение большой мощности.
Их недостаток — наличие громоздких трансформаторов и значительные частотные и нелинейные искажения, несмотря на то что содержание четных гармоник в выходном сигнале у двухтактных каскадов существенно понижено. В выходных каскадах с трансформаторной связью транзисторы чаще всего включают по схеме с ОЭ н ОБ. Рассмотрим каскад с ОБ, в котором активные приборы работают в режиме 8 !рис. 4.45, а). 11ри отсутствии входного ц) хит аг Рис. 4 45. Схема лвухтвктного выхолного каскада с ОБ га) и посгроение для него линий нагрузки (4); эквивалентная схема для постоянного тоха (в) сигнала через транзисторы КТ!. Ъ'Т2 протекают малые начальные ~оки, так как )'Т!, КТ2 практически заперты.
При подаче синусоидального входного напряжения транзисторы открываются поочередно. Каждый транзистор работает в течение одного полупериода, а в нагрузке токи обоих транзисторов алгсбраически суммируются. Построение линий нагрузки для двухтактного каскада (рис. 4.45 б) аналогично соответствуюрдим построениям для одногактного каскада. При >том положение рабочей точки 315 выбирают почти на оси абсцисс (для обоих зранзисторов). Изменяющийся входной ток полностью запирает тот или иной транзисгор в зависимости от полярносгн полуволны входного сигнала. При отсутствии сигнала токи транзисторов определяются кочками пересечения линии нагрузки, проведенной через точки Г, О с наклоном, определяемым тангенсом угла ( — ) гк ), с кривыми соответствующими токами коллектора при коротком замыкании эмиттера с базой (1кп2, 1кв2).
Здесь гэ — активное сопротивление одной секции обмотки И'э. Практически эти токи можно считать равными 1кь„транзистора. Действительно, если база и эмиттер транзистора замкнуты между собой, то эквивалентная схема его для постоянного тока имеет вид, показанный на рис. 4.45, в. Если падение напРЯжениЯ от тока 1кэо на сопРотивлении гБ меньше напРЯже- НИЯ ГБа„тО ЭМИттЕРНЫй ПЕРЕХОД ЗаКРЫт И МажНО СЧИтатЬ, что весь ток генератора тока 1кэо протекает в цепи базы. Но ток в цепи базы вызывает в цепи коллекторного псрехода ток )22,1Б, напРавленный пРотивоположно токУ 1кэо. Следова ~ слыло, результирующий ток базы 1Б 1кэо )22! а1Б 1Б ' " 1кБО' (4.240) 1, 62„ Так как при запертом эмит ~срном переходе токи базы и коллектора равны, то ток коллск гора запертого транзистора приблизительно равен 1кво.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
