Гусев - Электроника (944138), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Подобная замена возможна во всех бестрансформаторных каскадах. Емкость конденсатора С приходится брать большой ввиду малого значения сопротивления нагрузки Я„. Так, если допустимо, чтобы на частоте аб„коэффициент перелачи уменьшался до 0,7 свое! о значенйя на средних часто!ах и справедливо уравнение а2„=1!2,, где т =Я„Г, то при азы = 100, 1т„= 4 Ом емкость конденсатора С= 2500 мкФ. В более сложных случаях значение С определяют исходя из значения коэффициента час!отных искажений Мы, зада!шого лля данной цепи (см. 9' 5.1). Выходные каскады (рис. 4.50.
в, 2) обычно ус ганавливаюз на выходе операционных усилителей и охвагываю.г глубокой Рис 4 50 Стены нву гек~нык бесерансфорыаторнык ус»ни~елей моно ности ОС. Поэтому в них иногда отсутствует напряжение смещения у первой пары транзисторов 1'Т1, ИТЗ. Возникающие нелинейные искажения уменьшаются за счет цепи отрицательной ОС. В высококачественных усилителях приходится вводить иапряжеиие смещения аналогично гому., как это было сделано иа рис.
4.48, и (рис. 4.50, б). При этом уменьшаются искажения, наблюдаемые при малых значениях входного сипщла, при которых проявляется нелинейность входных характеристик транзисторов (искажения типа нступеиьки»). Причину их появлений поясняет рис. 4.51. Из него видно. что входное напряжеиие при отсутствии смещения создает импульсы 1ока баз (1,, е„е), которые при суммировании дают ток. существенно отличающийся от сииусоидальиого. При подаче иа базы транзисторов напряжения смещения гув.
„импульсы тока также отличаются от половинок синусоиды. Однако при их суммировании выходной эквивалентный ток транзисторов 1в „ иа сопротивлении нагрузки и выходное напряжение имеют практически сииусоидальпую форму. Значение напряжепия смещения сувэо Ггеапряжеиие между оазами т)эап- рис 4 м диа'рвыыы 'оков зис горов ИТ! и ИТЗ: рис. 4.50, б) ~о каска.те. поясня~оШие по- обычно определяют как напряжение, „,,„'„„„.'„',. „пейна„ис;в-,е большее ~ого, которое имеется в точке ~ ББ ББ1 2301 'зст Бзз Рис 4 52. Устранение искажений ао аходной цени за счет подачи на транзисторы напряжений сме;цсния пересечения с осью абсцисс касательной, проведенной к прямолинейному участку входной волы.-амперной характеристики транзистора ((тв.зо, Е'нэо на рис. 4.52).
При этом их приходится корректировать так, чтобы токи покоя эмиттеров 1эо, 1эо транзисторов были одинаковы (при идентичности плеч остальной части). Так как бестрансформаторные каскады обычно работанзт с большими токами, то в схемах следует предусматривать улучшенную термостабилизацию. Ее обеспечивают или за счет введения достаточно глубокой отрицательной ОС по постоянному току, нли с помощью термозависимых сопротивлений. При этом следует обратить внимание на правильный выбор сопротивлений в базовых цепях мощных выходных транзисторов. С точки зрения увеличения коэффициента усиления плеча сопротивление резистора тхз (см. рис.
4.49, а, и) желательно брать большим. Однако если рассмотреть эквивалентную схему каскада по постоянному току, то увидим, что при прохождении гока анно от генератора тока на этом сопротивлении падает напряжение (см., например, рис. 4.45 и пояснения к нему. На нем последовательно с г', надо включить тсз). Пока сопротивление Аз мало, падение напряжения на нем Гн1- 1к тз Аз З2й (4.278) меньше контактной разности погенциалов эмиттерного перехода !/ьэ !порогового напряжения) и в цепи коллектора протекает ток 7 „. При увеличении тх, падение напряжения на нем достигает порогового значения, эмнттерный переход от.крывается и через транзистор начинает протекать больший ток.
который достигнет максимального значения 7 о=(1+йтг,) У„гю при тГг — ж. Мощность, рассеиваемая на транзист'оре при отсутствии сигнала, возрастает приблизительно в ! +Ь „ раз, что существенно ухудшает температурную стабильность каскада. Поэтому сопротивления в базовых цепях мощных транзисторов приходится брать достаточно малыми (ориентировочно несколько десятков — несколько сотен Ом), чтобы при максимальной температуре транзистора выполнялось неРавенство Сгн. н„~) 7 „.„,, тхо где 17 .. „„, — напРЯжение, пРи котором появляется входной ток у транзистора.
Значение коэффициента нестабильности 5,.=Ик,т'Ит выбирают в зависимости от диапазона изменения температуры окружающей среды от 2 до 10. При проектировании наибольшую трудность вызывает подбор оконечных мощных транзисторов. Так как они часто являются наиболее узкополосными компонентами усилителя, то их предельная частота должна быть не менее чем в 2 -3 раза болыпе верхней рабочей частоты усилителя 7';: Фды ~э(2: 3)7'„. При меньшем запасе возникают большие фазовые искажения, ухудшается КПД в диапазоне высоких частот и энергетические характеристики каскада. Предельные частоты транзисторов предусилителя рекомендуется брать большими (8 —. 12) г",.
Выходные транзисторы следует выбирать так, чтобы удовлетворялись требования, аналогичные рассмотренным в я 4.12. С учетом !О 20% запаса из можно записать )к,„) (0,8 —: 0,9) Iн 1/кэ „,З2(1,! —;1,2) У„ ".. „,>!2-3). „ Для бестрансформаторного каскада также полностью справедливы энергетические уравнения, полученные в 4 4.12. Ввиду невозможности сог дасования выходного сопротивления каскада с нагрузкой в общем случае полезная мощность, отдаваемая в нее, зависит от сопротивления йа (рис. 4.53).
При значении нагрузки тх„,„, отдаваемая Г'конг Рнс 4 33 Нагруточная характсрнстнка осстрансфорхкагорного ссинитсяя чониности 329 и б) а) Рис. 4.54. Схемы двухтактвых бсстравсфорыаторвых выходных каскадов: а «а саик ~мн .««и«иными ии«ни«ми, и ««ии ой «иа 1«и«нмы«инни ни им»иии мощность максимальна. Дальнейшее увеличение Л„(Я„»Я„„„,) приволит к тому, что полезная мощность умет1ьшается по гиперболическому закону. Позтому расчет отдаваемой мощности проволигся при конкретном значении нагрузки. Изменением ее можно как увеличить, так и уменьшить выходную мощность каскада.
В мощных бестрансформаторных каскадах, в которых транзисторы включены с ОК, может произойти короткое замыкание выходных зажимов. Как правило, оно вызывает выход транзисторов из строя из-за превышения коллекторпым током допустимого значения, Для защиты от коротких замыканий в змитгерные цепи мощных выходных транзисторов включают небольшие сопротивления Тсо, ограничиваюгцис ток (рис. 4.54«и), нли ввонят дополнительные транзисторы, которые открываются голько при больших токах нагрузки и, шуптнруя входную цепь, ограничивают значение выходного тока на безопасном уровне. Олна из возможных схем защиты с помощью дополнительных транзисторов й'Т5, и"Тб показана па рис. 4.54, б.
При коротком замыкании выхолного зажима ток через сопротивление Я увеличивается и создает падение напряжения и=й'„Яо, открывающее в соответствующие полупериолы транзисторы г'Т5, гТб. Оказываясь в режиме насыщения. они шунтируют входную цепь мощного усилительного каскада, В итоге входное напряжение в основном падает на сопротивлении Л,„„, а токи транзисторов ГТЗ, 'йтТ4 не превышают значений, йтри которых транзисторы йтТ5, Ъ'Тб открылись. Полобная защита имеег высокое быстродействие и обеспечивает надежную работу мощных усилительных каскадов. При ее введении обязательно наличие дополнительного сопротивления Тх,м„, которое выбирают исходя из минимально ло- 330 гЕ а) Рвс. 4.55.
Выходной каскад на зранзнсзорах. вклюнснных но схсыс с ОЭ (и): выходной каскад на половых трггггзнсхорах (о) (ггг ° Лл И, Л,„ )4. 279) Так как ))гг х у транзисторов УТ1 и УТ2 различны. то разные полуволны усиливаю.гся по-раэному и без введения ОС нелинейные искажения сигнала велики. Местная ОС, введенная с помощью резисторов Л„эффективна только тогда. когда выполняются условия г,', « )) г,, Аг, 1); г, » ) .
Я »г,а„ао Я,— О. Тоггта (4.279) примет вид Кг ~н~ ~2 )4.280) пустимого значения сопротивления нагрузки предусилнтеля, к которому подключается выходной каскад. Бестрансформаторные усилители мощности имеют коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице: К„-!. Усиление по мощности К =К„К,. выполняют за счет большого усиления по току Кс В тех случаях, когда необходимо обеспечить усиление по напряжению или получить высокое выходное сопрогивление, применяют двухтактпые усилители мощности, выполненные по схеме с ОЭ (рис.
4.55,а). В ней транзисторы УТ1, У!2 рабо)ают в режиме В и каждый нз них усиливает асвоюн полуволну входною напряжения. Все уравнения, полученные в з 4.5 для каскада с ОЭ, справедливы для этого случая применительно к каждому из транзисторов УТ!, УТ2. Также справедливы уравнения для энер) етических параметров, полученные в )) 4.12, и изложенные там рекомендации по выбору транзисторов. В отличие от каскада на транзисторах, включенных по схеме с ОК, выходное сопротивление у данного каскада большое и определяется сопротивлением г*„„в. Коэффициент усиления по напряжению зависит от сопротивления нагрузки: и нелинейные искажения будут отсутствовать 1при одинаковых резисторах Л ). Каскад сдвигает на 180" фазу выходного напряжения относительно фазы входного. Иногда с целью стабилизации коэффициента усиления к выходу подключают постоянное сопротивление нагрузки 11„, к которому дополнительно подключают сложный выходной каскад с ОК, показанный на рис.
4.50„«, а. С появлением мощных полевых транзисторов их стали широко использовать в качестве усилителей мощности. При этом обеспечивается получение меньших нелинейных искажений, а также улучшение частотных характеристик. Несколько повышается и коэффициент использования напряжения источника питания (4.281) ввиду гого, что у полевых транзисторов пст напряжения насьпцсния, как у биполярных, а падение напряжения определяется сопротивлением канала и током стока. Мощные полевые транзисторы обычно используются в сочетании с биполярными, как, например, в каскаде на рис. 4.55, б. В нем предусилитель выполнен на биполярных транзисторах КТ1, 1'ТЗ по схеме, аналогичной рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
