Гусев - Электроника (944138), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Для упрощения токи 1кьо обоих транзисторов считаем равными. Ввиду того что активное сопротивление половины первичной обмотки Их трансформатоРа Ъ 2 мало и токи 1кво невелики, напРЯжениЯ на коллекторе в рабочих точках 1ьк„практически равны Е. При полном использовании транзисторов нужно, чтобы ~' К О ~' х и ах а (4.241) Прн этом максимальные напряжения и токи транзистора определяют из уравнсний 11кэ «2 г1хт ахах+ бкэа' 1кп1ах 1хппхах+ 1ко ° Гх4.242) Следовательно, транзисторы для двухтактного усилительного каскада надо выбирать исходя из условий 1 ~'х пхахп- 1'КЭ пах 2 (4.243) 1а пахах ~ 1К ахах т. е, максимально допустимое напряжение 1/к х,„т ранзистора при полном использовании последнег'о должно быть приблизительно в два раза выше значения напряжения питания Е.
Мощность, рассеиваемая в нагрузке Н'„, приведенной к пер- вичной обмотке, Р'„= Г„1„„,12=1, Л;/2=-(/з )(2Я'„). (4.244) Найдем максимальную мощность, которую мог бы отдать каскад, исходя из значений допустимого напряжения и тока (4.242): Р,„< ~'кэ '1к .,)4. (4. 245) Таким образом, максимальная мощность, отдаваемая двух- тактным каскадом при тех же транзисторах, в два раза выше мощности, отдаваемой однотактным каскадом.
В этом случае мощность, отдаваемая в нагрузку, 1 р т)Г2~ н (4. 246) где т(т,— КПД трансформатора Т2. В каждом плече двухтактного каскада протекает пуль- сирующий ток, среднее значение которого — ) 1кы з1по1П)1+1ко= +1ко. х о Так как от источника питания отбирается мощность (4. 247) 1 1 о =Е21оя Е(1«+к1ко). х (4. 248) то КПД коллекторной цепи найдем разделив Р'„на Р„: Я„'= Ю„„'11„ (4.251) Коэффициент трансформации трансформатора, обеспечивающего согласование каскада с нагрузкой, определяют из выражения У1з=2И 4! И о=~~Я 1Я . (4.252) 317 Ро 4 Е(1„„1 к1ко) При максимальном выходном сигнале, если выполняются условия Б, жЕ.„; 1„~я1ко, КПД каскада будет максимальным: т(=я/4-0,78. (4.
250) Максимальный КПД, который можно получить от двухтактного каскада, работаюшего в режиме В, не может превысить 0,78. Следовательно, КПД двухтактного каскада почти в два раза выше КПД однотактного. На практике т( имеет несколько меньшее значение — порядка О,б5--"0,70. Так как в коллекторную цепь включено приведенное сопротивление нагрузки Я'„, напряжение 11„и ток 1„связаны соотношением Найдем максимальную мощность, отдаваемую каскалом, исходя из допустимой мощности рассеяния на коллекторе. Для каждого транзистора справедливо соотношение »„. =(Є— Р„), г. (4.
253) 'Рогда, подставив (4.244). (4.248) в (4.253), получим Е (1к»~+ я ~к 0) Найдем, при каком гоке 1„,„рассеиваегся наибольшая мощность. Для это~о иродифференцируем Р„по 1„, т. е. (4. 255) "=: — — У„„,К'„, дг„„, я з и найдем )кстремум функции (4.255] приравняв левую часть к нулю. Получим, что максимальная мощность на коллекторе рассеивается ~~ри 7 =2Е((лК'„).
(4.256) Если Е-б'„„,„„, то, подставив (4,256) в (4.254), определим максимальную мощность, рассеиваемую на одном коллекторе. В первом приближении Р -2Р','к~. (4. 257) Таким образом, максимальная отдаваемая мощность не может превышать значения, определяемого неравенством (4.258) Однако при выполнении этих неравенств из-за довольно сильно~ о изменения мгновенной мощности коллект орные переходы могут псрегрсвапся.
Нетрудно показазь, что мгновен- наЯ моп1ность Рк,„может вдвое пРевышать сРедпюю мощность Р'„„,„. Во избежание перегрева при расчете схем руководствуются следующим неравенством; Р'„„,с(2 —. 3) Рк„„„. (4.259) Лля дальнейшего увеличения выходной мощности применяют параллельное включение транзисторов в плечи каскада, При определении входной мощности в двухтактном каскаде используют суммарные (совмещенные) вхолные характеристики. В этом случае входную характеристику идеализируют и представляют в виде прямой линии. наклон которой определяется идеализированным входным сопротивлением К,„(рис. 4.46, а).
Это сопротивление несколько больше среднего входного сопротивления транзистора на омическом участке. Приближенное значение входной мо1цности определяется выражением а) Рис. 4.46. гхпроксимадия входной характеристики выходного каскада (а); формы выходных напряжений (токон) у каскадов, работаннднх в обдастн малых сигналов (б) и в режиме АВ (а) Р„1~~ Я )2. (4. 260) Нелинейные искажения в режиме В суптественно больше, чем в режиме А. Они возникают как во входной цепи из-за излома входной характеристики вблизи нуля (особепно характерно для кремниевых транзисторов), так и выходной цепи из-за неравенства токов коллекторов (асимметрии каскада), разных значений параметров транзисторов и наличия тока подмагничивания у трансформатора.
Нелинейность входной характеристики приводит и к типичным искажениям коллекторного тока в области малых сигналов (рис. 4.46, б) (искажения типа иступепькин). Уменьшить эти искажения можно подавая на эмиттер отрицательное напряжение относительно базы и увеличивая его начальный ток. При этом каскад работает в режиме АВ и ток покоя существенно больше, чем 1кво.
Входные характеристики имеют вид, показанный на рис. 4.46, и, В этом случае Я,х меньше, чем в схеме без смешения, и близко к Я„„„. При этом несколько уменьшается КПД коллекторной цепи, а ток и мощность, потребляемая от источника питания„увеличиваются. Смещение Е, можно вводить и в цепь базы, используя делитель напряжения. например так, как показано на рис. 4.47, а. Здесь делитель напряжения образован терморезистором тх', (роль которого часто выполняет диод, включенный в прямом направлении) и резистором Я,. Особенностью двухтактных схем является малая роль четных гармоник, особенно второй.
В случае идеальной 3)9 Рис. 447. Схемы двухгактного каскада с ОБ. работанннего в режиме АВ (аь и двухтактного выходного каскада с ОВ (оЭ симметрии четные гармоники отсутствуют вообще. Это объясняется тем, что магнитный поток полмагничивания магнитной системы выходного трансформатора определяется разностью начальных токов транзисторов. Если эти токи равны, подмагничивание отсутствует, и если параметры транзисторов полностью одинаковы, го токи (напряжения), «создаваемые» каждым из транзисторов, полностью илентнчны. В итоге четные гармоники за оба полупериода равны н сдвинуты по фазе на (80"'. Их значения за период при идеальной симметрии равны нулю.
Для двухтактных каскадов, в которых транзисторы включены с ОЭ (рис. 4.47, о). справедливо все сказанное. У них входная мощность, необходимая для «раскачки» каскада, обычно в А,*„раз меньше, чем в каскалах с ОБ. Соответственно больше коэффициент усиления по мощности. КПД каскада меньше, а нелинейные искажения больше, чем у каскада с ОБ. Для уменьшения нелинейных искажений иногда вводят последовательную отрицательную ОС по току. С этой целью в цепь эмиттера включают небольшое сопротивление А, (единицы сотни Ом). Режим АВ работы транзисторов обеспечивается с помощью делителя напряжения, состоящего из резистора К г и Лнода ('Р, причем диод ('Л также выполняет функции параметрического стабилизатора статического режима, так как падение напряжения на нем с изменением температуры меняется так же, как напряжение эмиттерного перехода транзисторов ( 2,2 мВ(град).
При изменении температуры транзисторов и диода одновременно с изменением напряжения транзисторов (увэо, необходимого для обеспечения требуемого тока )ко, изменяется напряжение смещения, снимаемое с диода ('Л. Ток коллектора меняется мало, несмотря на то что параметры транзисторов с температурой изменяются. При этом важно, чтобы диод имел ту же температуру, ч~о и транзисторы. Поэтому конструктивно его крепят на теплоотводе транзисторов, который называют р а д и а т о р о м. 320 В каскадах с ОЭ под оптимальным сопрогивлением источника сигнала )1',„„, понимают то значение сопротивления, которое дает меныпие искажения каждой из полуволн 1уменьшает четные гармоники). При этом оказывается, чго А,'„„значительно больше Я,„..
Однако это невыгодно с точки зрения передачи мощности ог предыдущего каскада. Поэтому часто выбирают Я; =-. Я,„, а коэффициент трансформации входного трансформатора находят из условия лг = 1» г1(2 ~~ г) ъ' ~ ° ~ ~~1 (4. 261) Анализ работы усилительного каскада с ОЭ аналогичен анализу работы каскада с ОБ. Для уменьшения нелинейных искажений транзисторы, входящие в двухтактный каскад. подбираются идентичными по параметрам.
Значительного уменьшения нелинейных искажений удается достигнуть только в случае охвата выходного каскада и предусилигеля достаточно глубокой отрицательной ОС. Отрицательная ОС улучшает н частотные свойства каскада, несколько расширяя диапазон рабочих частот. Двухтактные выходные каскады с ОЭ широко применяются там, где нужно получить наибольший коэффициент усиления по мощности при низких требованиях к нелинейным и частотным искажениям. Таким образом, двухтактные трансформаторные каскады обеспечивают: !) получение больших выходных мощностей; 2) получение повышенного КПД, который, однако, всегда меньше 0,78; 3) максимальное по сравнению с каскадами других типов усиление по мощности; 4) большие нелинейные искажения, чем у каскадов, работающих в режиме А; 5) хорошую температурную стабильность характеристики преобразования.
~ 4лз. ввстаднсфоамлтоаныа мощныв выходныв кдсклды Бестрансформаторные выходные каскады получили преимущественное распространение. Они позволяют осуществить непосредственную связь с нагрузкой, что дает возможность обойтись без громоздких трансформаторов и разделителг ных конденсаторов; имеют хорошие частотные и амплитудные характеристики; легко могут быть выполнены по интегральной технологии. Кроме того, в связи с отсутствием частотно- зависимых элементов в цепях связи между каскадами можно вводить глубокис общие отрицательные ОС как по переменному, так и по постоянному токам, что существенно улучшает характеристики преобразования всего устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
