27 Вопрос

Все предварительные транзисторные каскады, усиливая сигнал по току и напряжению, фактически усиливают его и по мощности, но основным каскадом в многокаскадном усилителе, который отдает полезную выходную мощность необходимой величины в нагрузку, при допустимых нелинейных искажениях сигнала, является последний выходной каскад, называемый каскадом усиления мощности. Различают однотактные каскады УМ, работающие в режиме класса А, и двухтактные каскады УМ, которые могут работать в режиме класса В при соответствующих КПД.

Однотактный каскад УМ.

Однотактные каскады УМ дают возможность получить полезную выходную мощность в подключенной нагрузке от долей ватта до 2 - 3 Вт.

Типовая схема такого каскада УМ с выходным трансформатором приведена на рис. 1 а. Ввиду того, что первичная обмотка выходного трансформатора имеет небольшое омическое сопротивление постоянному току Iко, в режиме покоя при Uвх = 0 почти все напряжение источника питания Ек приложено к коллектору транзистора и равно

Ек = Uкэ0 + Iэ0 * Rэ + Iк0 * r1 трансф * Uкэ0.

Поэтому нагрузочная линия по постоянному току проходит через рабочую точку под углом , значительно большим, чем нагрузочная линия для переменного тока, соответствующая динамическому режиму работы каскада (рис. 1.9.1, в). Наличие входного сигнала Uвх = Umвх * sinwt и базового тока iб = Iб0 + Imб * sinwt вызывает в выходной цепи каскада пульсирующий ток коллектора iк = Iк0 + Imк * sinwt и пульсирующее напряжение на коллекторе uк = Uкэ0 + Umк * sin(wt - p), отстающее по фазе на 180° от фазы входного напряжения в схеме с ОЭ.

нагрузки iн=Imн*sinwt, выделяя в нагрузке необходимую полезную мощность усиленного сигнала

Рвых = 0,5 * Imк * Umк = 0,5 * Imк2 *Rэкв к-да = 0,5 * Imн2 * Rн.

Коэффициент полезного действия транзисторного каскада УМ

h = (Рвых / Р0) * 100% < 45%, где Р0 = Iк0 * Ек.

Коэффициент усиления по мощности каскада УМ

Кр = Рвых / Рвх.

При этом индуктируемая ЭДС во вторичной обмотке трансформатора создает ток

С учетом КПД трансформатора выходная мощность каскада УМ в режиме класса А ограничивается величиной

Pвых = Pдоп трапз * hтрасф

Рдоп транз = Рвых / hтранз

28 Вопрос

Двухтактные усилители мощности (рис.1, а) работают преимущественно в режимах классов В и АВ.Режим класса В характеризуется тем, что точка покоя находится в области коллекторных токов, близких к нулю (рис. 3.21, б). В этом случае при появлении на базе отрицательной полуволны входного сигнала транзистор открыт; при положительном сигнале, соответствующем полюсу на базе относительно эмиттера, транзистор заперт. В режиме класса В ток через транзистор проходит в течении полупериода.

Рис1

Широкое применение эти режимы находят в двухтактных усилителях мощности, где ток в цепи нагрузки определяется суммой токов обоих транзисторов.В режиме покоя, при отсутствии входного сигнала, разность потенциалов Uбэ1 = = Uбэ2 = 0 и оба транзистора закрыты. Входной сигнал на базы обоих транзисторов подается в противофазе, поэтому в режиме класса В каждый из транзисторов открыт половину периода, когда потенциал базы становится отрицательным относительно эмиттера.Токи в первичных обмотках выходного транзистора в оба полупериода направлены встречно, и так как мгновенные значения их изменяются по синусоидальному закону, ток iн во вторичной обмотке будет синусоидальным.Пульсирующие токи iк1 и iк2, проходящие соответственно через обмотки w1 и w2, имеют постоянную составляющую, но поскольку значения этих токов равны, а направления противоположны, постоянная составляющая в первичной обмотке компенсируется и подмагничивание сердечника отсутствует.В цепи источника питания токи iк1 и iк2 суммируются. Ток источника iи содержат постоянную составляющую и четные гармоники.

Применение режимов классов В и АВ дает возможность существенно повысить к.п.д. схемы за счет уменьшения потерь мощности в транзисторах. Уменьшение потерь объясняется тем, что в режиме класса А потребляемая мощность пропорциональна току покоя Iкп>Iкм, а в режиме класса В - среднему значению тока источника Iнср<Iкм.