Трансформаторный выходной каскад в режиме класса АПри проектировании выходных каскадов усилителей, которые часто называют усилителями мощности, стремятся максимально полно использовать напряжение и ток источника питания с целью обеспечения более высокого коэффициента полезного действия. Главное назначение выходного каскада – получение требуемой мощности P Н в заданной нагрузке R Н. Оно обеспечивается прежде всего выбором соответствующего транзистора. Повышение КПД возможно за счет использования трансформаторной связи с нагрузкой, а также режимов усиления классов В, АВ и С. На рис. 10.1, а приведена схема трансформаторного усилителя мощности с ОЭ в режиме класса А. Выбор положения точки покоя прежде всего ограничен условиями: ; ; P К = U 0 I 0 < P Кдоп, где I К доп, U КЭ доп, P К доп – предельно допустимые для данного транзистора значения тока коллектора, коллекторного напряжения и мощности рассеяния на коллекторном переходе. Графическое представление этих неравенств выделят рабочую область на выходных характеристиках транзистора. Рабочая точка А выбирается на нагрузочной прямой постоянного тока, проходящей вертикально при U КЭ = U 0 = E. Через точку А проведена нагрузочная прямая переменного тока.
Мощность сигнала в коллекторной цепи транзистора графически соответствует площади заштрихованных треугольников (на рис. 10.1, а) где – КПД трансформатора Амплитуда переменного напряжения на коллекторе Амплитуда переменной составляющей тока коллектора Сопротивление выходной цепи переменному току
Коэффициент трансформации выбирают таким, чтобы пересчитанное к первичной цепи сопротивление нагрузки соответствовало рассчитанной выше величине обеспечивающей требуемую мощность P Н: откуда (10.2) Ток коллектора в рабочей точке I 0 = Im+Imin. Полная мощность, потребляемая от источника питания P S = = I 0 E. Коэффициент полезного действия каскада (10.3) где – коэффициент использования транзистора по току; – коэффициент использования транзистора по напряжению. Максимальное теоретическое значение КПД трансформаторного каскада в режиме А равно 50 % (при В практических схемах удается реализовать Самым тяжелым для транзистора является режим покоя, когда на коллекторе рассеивается мощность При подаче входного сигнала она уменьшается до значения Соотношения для выбора транзистора: Суммарная поверхность пластинчатого радиатора, на который надо установить транзистор, чтобы при максимальной температуре окружающей среды T с mах температура перехода не превышала допустимого значения T п mах определяется выражением (10.4) где – тепловое сопротивление участка «переход – корпус» транзистора, являющееся справочным параметром используемого транзистора. Трансформатор TV 1 в каскаде работает с постоянным подмагничиванием сердечника. Ток I 0 должен быть меньше тока намагничивания. Сердечник обычно выполняют с зазором. Другой недостаток рассматриваемой схемы – трудность температурной стабилизации режима работы транзистора. С этой целью в качестве R Б можно использовать нелинейное сопротивление, значение которого растет с ростом температуры окружающей среды.
|