Выходные каскады. Выбор каскада. Принципиальные схемы трансформаторных выходных каскадов, страница 7

Фазоинверсные каскады предназначены для получения двух выходных сигналов, равных по амплитуде и противоположных по фазе, необходимых для  обеспечения работы двухтактных каскадов усиления мощности.  В качестве такого каскада могут использоваться однотактный трансформаторный каскад, резисторный каскад с разделенной нагрузкой и каскады с эмиттерной связью.

4.5.1. Трансформаторный каскад

Трансформаторный инверсный каскад строится по схеме однотактного усилителя мощности (Рис.4.1, а). Вторичная обмотка согласующего трансформатора, включенного в выходную цепь активного элемента,  состоит из двух полуобмоток, каждая из которых подключается к одному из входов выходного каскада. Расчет каскада производится по методике расчета трансформаторного выходного каскада, работающего в режиме класса «А». Нагрузкой каскада является входное сопротивление оконечного каскада, расчетная мощность нагрузки принимается в два раза большей требуемой его входной мощности. 

           4.5.2. Каскад с разделенной нагрузкой

В рассматриваемом каскаде (Рис. 4.7,а.) первый выходной сигнал (U_вых1), противоположный по фазе входному, снимается с коллектора, а второй (U_вых2), совпадающий по фазе с входным) – с эмиттера. Для обеспечения равенства обоих выходных сигналов по амплитуде сопротивления резисторов в цепях коллектора R_к и эмиттера R_э принимаются равными. 

           

                                          а)                                               б)

Рис.4.7. Схемы фазоинверсных каскадов:

а) С разделенной нагрузкой; б) с эмиттерной связью

При выборе данного каскада необходимо иметь в виду, что он не усиливает входной сигнал, обладает по каждому выходу разными выходными сопротивлениями. Соответственно значения выходных сигналов каскада определяются соотношениями

                                   U_вых1 = ^SR'к ⋅U_вх  и       U_вых2 = ^SR'э                      ⋅U_вх,                (4.44)  

                                                         '1+ SR _э                                                      '1+ SR _э

          где R’_к R’_э – приведенные сопротивления нагрузок.

Входное сопротивление транзистора из-за наличия в каскаде отрицательной обратной связи  составит

                                                    R_вх = H₁₁⋅(1+SR’_э).                                            (4.45)

Выходные сопротивления каскада по коллекторному  и эмиттерному выходам равны

                                               Rвых1 = Rк,   Rвых2 = Rr'гб+     + rэ.                            (4.46)

1 + H₂₁

При расчете каскада принимается: необходимая мощность рассеяния на транзисторе P_кдоп = 4‚ 5 P_н, напряжение в рабочей точке U_ко = 0.4 Е_о, ток в рабочей точке I_ко = 1.5‚ 2 I _н.

Учитывая, что каскад обладает коэффициентом усиления меньшим единицы, разными значениями выходного сопротивления, его применение целесообразно в усилителях малой мощности. 4.5.3. Каскад с эмиттерной связью

Каскад (Рис.4.7,б) по сравнению с предыдущим обладает значительным коэффициентом усиления по напряжению, равными выходными сопротивлениями и соответственно большей симметрией выходных сигналов.

Значения выходного напряжения по каждому выходу находятся из соотношений

                                                     1 + SR^э                                                                   SR^э

                            RU_вых1 = S '_к   ⋅U_вх ,     RU_вых2 = S '_к   ⋅U_вх ,               (4.47)

                                                     21+ SR_э                                                            21+ SR_э

где R’_к = (R_к // R_н) – приведенное сопротивление нагрузки каскада.

При расчете каскада необходимо учитывать, что через резистор в цепи эмиттера протекают токи обоих транзисторов, поэтому его величина равна 

                                    Rэ = UEo − ко − Iко ⋅ Rк                                           (4.48)

2Iк_о