Основы радиоэлектроники: Лабораторный практикум. Часть 1, страница 21

Рисунок 1 - Рабочая область выходных характеристик транзистора в режиме усиления мощности

Каскады усиления мощности, могут выполняться как одно- и двухтактные. В зависимости от выбора рабочей точ­ки и величины возбуждающего напряжения в этих каска­дах используется тот или иной режим усиления. Однотактные каскады работают в режиме А. В двухтактных схемах, кроме режима А, широко применяются режимы В и АВ.

1.1.2 Однотактные каскады усиления мощности

Усилительные каскады, содержащие один или несколь­ко параллельно включенных усилительных элементов, на входы которых подают одно входное напряжение и с выхо­да которых снимают одно выходное напряжение усиленно­го сигнала, называют однотактными. Используются они для получения в нагрузке сравнительно небольших мощ­ностей.

Однотактные каскады могут выполняться в зависимости от величины нагрузки с бестрансформаторным и трансформаторным ее включением в выходную цепь каскада.

1.1.3 Однотактный трансформаторный каскад

    Принципиальные схемы однотактных трансформатор­ных усилителей мощности при включении транзисторовпосхеме с общим эмиттером и общей базой приведены соответ­ственно на рисунке 2,а и 2,б. На рисунке 3 показана линия нагрузки каскада по переменному току, позволяющая про­вести анализ работы схемы (рисунке 2,а) графоаналитиче­ским методом с использованием выходных характеристик транзистора.

Рисунок 2 - Принципиальные схемы однотактных каскадов усилителей мощности с трансформаторной обратной связью

          Порядок построения линии нагрузки следующий. Вна­чале строится линия нагрузки по постоянному току. Тран­зистор в каскаде с трансформаторным включением нагруз­ки нагружен по постоянному току малым сопротивлением первичной обмотки трансформатора. Если  то на­пряжение на коллекторе мало отличается от напряжения  источника питания и линия нагрузки по постоянному току пройдет очень круто вверх из точки  на оси напря­жений (прямая ). Рабочая  точка О каскада находится на этой нагрузочной прямой и ее положение определя­ется величиной , где  падение на­пряжения на активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора при выбранном значении тока покоя кол­лектора.

­

Рисунок  3 - Характеристики однотактного каскада усиления мощности с трансформаторной связью.

Рабочая точка О одновременно должна находиться на линии нагрузки каскада по переменному току. Поэтому для построения этой нагрузочной прямой необходимо найти од­ну из двух крайних ее точек на выходных характеристиках транзистора. Обычно этой точкой выбирается точка А, лежащая на перегибе одной из выходных характеристик. Такое расположение точки А, как нетрудно убедиться, обес­печивает для выбранного режима наименьшие нелинейные искажения при наименьшем потреблении мощности источ­ника питания.

          Полученное значение I_{к max} не должно пре­вышать I_{к доп} для данного типа транзистора. Через точки А и О проводится линия нагрузки каскада по переменному току (прямая R_к~). Точку В не располагают ниже характе­ристики, снятой при , что определяется также ус­ловиями получения минимальных искажений при мини­мальном потреблении энергии от источника питания. При построении линии нагрузки стремятся обеспечить равен­ство участков АО  0В. Тогда амплитуды выходного тока и напряжения в оба полупериода будут равны, т. е.  и .

Максимальная амплитуда переменной составляющей на коллекторе транзистора

.

          Максимальная величина напряжения на коллекторе, как видно из рис. 3, а, равна . Эта величина не должна превышать значение максимально до­пустимое для выбранного типа транзистора.

          Максимальная амплитуда тока в выходной цепи тран­зистора . Мощность, отдаваемая транзис­тором, численно равна площади треугольника АОD (тре­угольника мощности), т. е. . В нагрузку же будет передаваться мощность сигнала, равная , где  — к. п. д. выходного трансформатора. При практических расчетах нагрузку каскада усиления мощности полагают чисто активной. Поэтому оптимальная нагрузка  ,   в которую транзистор отдает максимальную мощность, может быть определена с учетом лишь активных сопротивлений обмоток выходного трансформа­тора и нагрузки ,