Основы радиоэлектроники: Лабораторный практикум. Часть 1, страница 24

1.1.2  Трансформаторный двухтактный каскад в режиме В

          Для получения большой мощности (более 5Вт) с высо­ким к. п. д. применяют двухтактные каскады, работающие в режиме В. Принципиальная схема каскада с включением транзисторов по схеме с общим эмиттером представлена на рисунке 2,а, а с включением транзисторов по схеме с общей базой на рисунке 2, б.

   

Рисунок 2 - Принципиальные схемы  двухтактных каскадов усиления мощности с трансформаторной связью в режиме B

          В режиме покоя на базы транзисторов обоих плеч пода­ется смещение, близкое к нулю ( = 0,1...0,3 В). При этом рабочая точка О располагается несколько выше выходной характеристики, снятой при  = 0, а в цепи коллектора каждого транзистора про­текает   некоторый ток  (рисунок 3).

          В этом случае не существует чистого режима В, но в связи с тем, что иск­лючается влияние началь­ного нелинейного участка статической входной харак­теристики транзистора, на­блюдается   значительное уменьшение нелинейных ис­кажений усиливаемого сиг­нала.

          Схема может работать и без смещения, т. е. в чистом режиме В, при R2= 0. В этом случае рабочая точка О (рисунок 3) находится на пересечении статической выходной характеристики, снятой при = 0, с линией нагрузки по переменному току и в выходной цепи протекает неуправляемый начальный ток коллектора. При этом, хотя и наблю­дается некоторое увеличение к. п. д., происходит резкое воз­растание нелинейных искажений усиливаемого сигнала за счет нелинейности начального участка входной статиче­ской характеристики транзистора.

 

Рисунок 3 - Выходные характеристики двухтактного каскада усиления мощности с трансформаторной связью в режиме В

Так как оба транзистора работают в режиме, близком к режиму В, т. е. с отсечкой, то следовательно, при подаче на вход двухтактного каскада гармонического сигнала тран­зисторы будут открываться поочередно и через первичную обмотку выходного трансформатора Т2 будут протекать в те­чение каждого полупериода токи  либо , сдвинутые по фазе на 180°. В общем случае, при разложении токов  и  в ряд Фурье можно записать

,

,

где  — постоянная составляющая тока;  ...— амплитудные значения 1-й, 2-й, 3-й и т. д. гармоник. По­скольку токи плеч создают противоположно направленные магнитные потоки, то суммарный намагничивающий ток , будет равен разности токов плеч

 .            

          Из последнего выражения следует, что амплитуда пер­вой гармоники усиленного сигнала равна удвоенному зна­чению амплитуд коллекторных токов отдельных плеч, что позволяет получить удвоенное значение полезной мощности по сравнению с однотактным каскадом. Кроме того, в на­магничивающем токе отсутствует постоянная составляющая, что исключает подмагничивание трансформатора и, следо­вательно, позволяет уменьшить его габариты и массу по сравнению с трансформатором однотактной схемы. Еще одним достоинством двухтактной схемы в режиме В является то, что из состава намагничивающего тока, а, следовательно, и выходного сигнала выпадают все четные гармоники. Это уменьшает нелинейные искажения усиливаемого сигнала, т. к. коэффициент гармоник, будет определяться как  .

          Потребляемый от источника питания ток  равен сумме токов

       

и содержит кроме удвоенного среднего значения тока I_он лишь четные гармоники, амплитуды которых малы. Поэтому ток, протекающий в общих цепях обоих плеч, близок по фор­ме к постоянному, что снижает требования к конденсаторам, включаемым в эти цепи.         

          Следует отметить, что все преимущества двухтактного усилителя мощности могут быть реализованы при достаточ­но высокой степени электрической симметрии плеч.

          Расчет энергетических показателей двухтактного уси­лителя мощности в режиме В проводят также, как и для двухтактной схемы, работающей в режиме А, для одного плеча. Порядок построения линии нагрузки плеча по пере­менному току (рисунок 3) такой же, как и однотактного транс­форматорного каскада усиления мощности.