Однотактного усилительного каскада

 

По сквозной характеристике прямой передачи можно вычислить амплитуды выходного тока каскада. На рис. 14.6. показано построение кривой тока коллектора при гармоническом сигнале на входе транзистора. Причем,

 

будем считать, что на вход оконечного каскада подается неискаженная синусоида. На выходе получаем сигнал с искажениями.

 

 

I к

 

 

a

I 0 ^c

Im _b

 

U вх

 

 

U max

 

 

Рис.12.6. Проходная характеристика усилителя.

 

Для того чтобы оценить, какие новые гармоники появились в выходном сигнале удобно разложить выходной сигнал в ряд Фурье. Поскольку гармоническая функция является четной, то ее разложение в ряд Фурье содержит косинусы с нулевыми начальными фазами. Как правило,

 

ограничиваются тремя членами разложения, поскольку амплитуда высоких гармоник, как правило, невысока, и их можно не учитывать.

 

ik t I ср I m 1cos t I m 2cos2 t...

(12.9)

 

Здесь I _ср – среднее значение или постоянная составляющая; I _{m 1}, I _{m 2}, I_{m 3}... –

 

амплитуды гармоник тока коллектора.

 

На сквозной передаточной характеристике отмечают пять точек (рис. 12.6),

 

соответствующих амплитудным значениям и половинам амплитуд полуволн

 

U вх, а также значению U вх0.Ординаты ik,	соответствующие этим пяти
точкам обозначим I max, I 0, 5, I 0, I 0, 5, I min. Для точки «1» t 0 имеем:
I max I ср I m 1 I m 2 I m 3 Im 4	(12.10)

 

Аналогичные выражения записываются для остальных пяти точек. В

 

результате получаем систему из пяти уравнений с пятью неизвестными. Из этой системы и определяются амплитуды гармоник и среднее значение тока:

 

Im 1

I max I min I 0, 5 I 0, 5

;

Im 2

I max I min

2 I 0

;

Im 3

I max I min

I 0, 5 I 0, 5

(12.11)

;

Im 4

I max I min4 I 0, 5

I 0, 56 I 0

;

Iñ ð

I max I min

2 I 0, 5 I 0, 5

.

 

Коэффициент гармоник можно определить следующим образом:

	I		I		I
KГ		m 2		m 3		m 4	.	(12.12)
		Im 1

Если при расчетах коэффициент гармоник получился больше заданного, то его необходимо снижать. Существует два основных способа снижения коэффициента гармоник:

 

Уменьшение амплитуды входного сигнала. Этот способ применим не всегда, так как амплитуда сигнала в нагрузке часто является величиной заданной.

 

Введение отрицательной обратной связи (ООС). При введении ООС коэффициент гармоник уменьшается в фактор обратной связи раз (в F раз).

 

Расчет однотактных усилителей класса А аналогичен расчету каскадов предварительного усиления. Достоинства однотактных усилителей класса А:

 

простота схемной реализации, простота расчета, низкий коэффициент гармоник. Недостатки усилителей класса А: низкий КПД.