2.7 Пример расчета двухтактного трансформаторного каскада с транзисторами, работающими в классе в.

Рассчитываем трансформаторный транзисторный каскад мощного усилителя в классе В (рис. 9), имеющий следующие данные:

Вт, В; ; ; ; Гц; дб.

1. Колебательная мощность, которую должен отдавать каскад:

2. Выбираем транзисторы П – 210Л имеющие:

3. Исходное напряжение, «коллектор – эмиттер» определиться:

4. Величина импульса тока в коллекторной цепи:

5. Сопротивление нагрузки, вносимое в половину первичной обмотки трансформатора, определяется:

6. Исходный коллекторный ток:

7. Из выходной характеристики транзистора (рис. 11) определяем:

8. По выходной характеристике определяем:

9. Амплитуда тока и напряжения в цепи базы, имеют следующие значения:

10. Входное сопротивление без учета цепей смещения:

11. Амплитуда тока базы с учетом запаса по входной мощности:

12. Требуемая входная мощность:

13. Коэффициент усиления по мощности:

14. Эквивалентное сопротивление цепи делителя:

15. Коэффициент деления делителя:

16. Последовательное сопротивление цепи делителя:

17. Сопротивление плеч делителя:

берем:

18. Наибольшее значение напряжения, создаваемое током базы на резисторе :

19. Амплитуда напряжения входного сигнала на вторичной обмотке входного трансформатора:

20. Полное сопротивление на зажимах первичной обмотки входного трансформатора:

21. Емкость конденсатора между двумя коллекторами:

Берем =0,1мкФ.

22. определяем коэффициент нелинейных искажений, для чего построим характеристику определим:

Поскольку в нашем случае неизвестно, то примем:

тогда

Составляем таблицу значений ;

Таблица №2.

0,4	0	0,2	0	0,2
1	20	0,31	0,33	0,33
2	30	0,32	0,35	0,35
3	70	0,32	0,39	0,39
4	110	0,33	0,44	0,44

A

вывод:

23. Среднее значение тока: .

24.Коэффициент полезного действия каскада:

25. Электрические параметры выходного трансформатора:

26. Определение реактивных параметров трансформатора:

На этом расчёт каскада заканчивается.

2.8 Двухтактный бестрансформаторный оконечный каскад с составным транзистором.

Схема бестрансфарматорного оконечного каскада с составными транзисторами представлена на рис. 13.

Схема применяется при значении входной мощности порядка нескольких ватт или десятком (в том случае, когда отсутствуют пары транзисторов p-n-p и n-p-n). При этом мощные транзисторы имеют один тип проводимости, транзисторы малой мощности проводимости различных типов. Транзисторы работают при включении с ОК, поскольку нагрузка каждого находиться в цепи его эмиттера, а входное напряжение подводиться между базой транзистора и общим проводом схемы. Следовательно, рассматриваемое плечо представляет собой сложный эмиттерный повторитель на составном транзисторе . Транзисторы работают при включении ОЭ, так как сопротивление нагрузки каждого из них находиться в цепи коллектора, а напряжение сигнала – подводиться к цепи «база − эмиттер». Эти транзисторы образуют двухкаскадный усилитель, охваченный 100%-ой отрицательной обратной связью. Выходное напряжение вследствие соединения коллектора с эмиттером , оказывается приложенным между эмиттером и землей в противофазе по отношению к подводимому на вход сигналу. Таким образом усиление по напряжению плеча с транзисторами близко к единице; фаза выходного сигнала соответствует фазе входного; входное сопротивление плеча велико, а выходное – мало. Из сказанного следует, что плечо ведет себя как эмиттерный повторитель.

Таким образом, оба плеча имеют близкие параметры и характеристики.

Оконечные транзисторы используются в режиме В.

В эмиттерные цепи транзисторов часто включаются резисторы, назначение которых состоит в том, чтобы несколько увеличить токи эмиттеров транзисторов. Это объясняется тем, что при отсутствии резисторов оказывается малым и коэффициент усиления по току резко снижается. Кроме того, указанные сопротивления, образуя отрицательные обратные связи по току, уменьшают частотные и нелинейные искажения.

При заданных величинах выходной мощности и сопротивления нагрузки значения требуемого напряжения и тока определяются однозначно:

откуда:

Выбор типа транзисторов определяется необходимостью получения требуемых значений без повышения значений Особенно большое значение имеет выбор транзисторов с достаточно высокой граничной частотой.

, так как при малых значениях имеют место большие искажения на высших частотах диапазона, из-за большой инерционности транзисторов кривая усиливаемого тока на высших частотах резко искажается, условия работы транзисторов приближаются к режиму А.

Значение исходного тока для транзисторов определяется:

Мощность рассеивания на коллекторном переходе:

Напряжение питания каскада, где определиться:

В, наибольшее значение выбирается при В.

Мощность, рассеиваемая в транзисторе:

По значениям выбирают транзисторы, исходя из условия ;

Выходная и входная динамическая характеристика мощного транзистора строятся обычным образом, в соответствии с выбранными для него исходными максимальным режимами.

Для выбора типа маломощного транзистора необходимо учесть, что его выходной ток – выходное напряжение мощность рассеивания на коллекторе: .

На семействе выходных статических характеристик транзистора (рис. 14) отмечаем мгновенные значения тока и напряжения, относящейся к 50%-ному и номинальному уровню сигнала; проводят через них линию. В результате получаем выходную динамическую характеристику маломощного транзистора .

Затем переносим соответствующие точки на входную характеристику транзистора и, обычным образом, определяем величины (рис. 14).

Сопротивление резистора выбирается с расчётом увеличения тока в два три раза, в соответствии с чем:

Выбирается в соответствии с ГОСТом.

Амплитуда выходного напряжения относительно земли определится:

где:

Коэффициент усиления по напряжению составного транзистора:

Входное сопротивление каскада:

Выходная мощность:

где:

Коэффициент усиления по мощности:

Транзистор выбирается, исходя из тех же соображений, что и , но проводимость его типа n-p-n. Все построения на его характеристиках проводятся отдельно, также отдельно для него определяются и величины

Выбранные транзисторы считаются подходящими, если токи базы ( и соответствующие им напряжения) отличаются не более, чем в два – три раза.

Коэффициент гармоник рассчитывается по (2.3.37) и (2.5.4) на основе характеристик транзисторов .

Теплоотвод выбирается по нормам НГО.865.000.

В схеме, представленной на рис. 13, предоконечный каскад собран на транзисторе напряжение питания каскада должно быть на 2-3В меньше напряжения источника питания, чтобы обеспечить возможность включения резистора сглаживающего фильтра.

Резистор , через конденсатор фильтра , подключается параллельно цепям «база-эмиттер» транзисторов с небольшой амплитудой напряжения (нескольких десятых вольта). Благодаря этому амплитуда коллекторного тока также имеет не большую величину, что эквивалентно увеличению сопротивления коллекторной цепи каскада переменному току.

Требуемая амплитуда выходного напряжения каскада:

Величины определяется из соотношений напряжение между коллектором и эмиттером:

Остаточное напряжение:

где: коэффициент использования подводимого к транзистору питающего напряжения.

не должен превышать 0,7.

Амплитуда коллекторного тока первого транзистора должна значительно превышать входной ток оконечного каскада, что обеспечить независимость напряжения смещения транзисторов от их входных параметров:

В случае оконечного каскада ОК его входное сопротивление велико. Сопротивление резистора имеет тот же порядок, а потому заметно влияет на величину тока .

Поэтому сопротивление должно обеспечивать требуемый ток . Это условие выполняется, если сопротивление коллекторной цепи переменному току:

Так как резисторы включены параллельно, то

где: определяется из (2.8.9).

выбирается в соответствии с ГОСТом.

Исходное значение тока коллектора:

где: коэффициент использования питательного тока.

Наибольшая мощность, рассеивания на коллекторном переходе транзистора , может быть определена из:

Так как транзистор предоконечного каскада работает в режиме А, то можно использовать, по сравнению с каскадом мощного усилителя, большие технические запасы по отношению к величине ; так не следует допускать

Транзистор предоконечного каскада выбирается исходя из этих соображений.

Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера:

Выбирается в соответствии с ГОСТом.

Падение напряжения на резисторе для обеспечения достаточной эффективности стабилизации исходного режима работы транзистора, должно удовлетворять неравенству:

Стабилизация тока покоя оконечных транзисторов основана на использовании метода термокомпенсации посредством полупроводникового диода VD. Диод подбирается таким образом, чтобы при падение напряжения на нем соответствовало бы требуемому напряжению смещения обоих плеч:

Расчет сопротивлений плеч цепочки делителя производится в соответствии с выражениями (2.3.23÷2.3.26). Входное сопротивление каскада, входная мощность и коэффициент усиления по мощности; с учетом влияния цепи смещения определяются из выражения (2.3.27÷2.3.29).Сопротивление фильтра должно удовлетворять условию: