1 Розрахунок двотактного трансформаторного підсилювача потужності на біполярному транзисторі

Початкові дані для розрахунку:

– потужність, що споживається навантаженням Р_Н=5 Вт;

– опір навантаження R_Н=4 Ом;

– верхня гранична частота підсилення f_В=16 кГц;

– коефіцієнт нелінійних викривлень γ=0,50%;

– діапазон робочих температур: +0...+55 ^oC;

– потужний транзистор КТ802А.

Вибір схеми

Крайовий каскад, як основний споживач потужності від джерела живлення, вносить найбільші нелінійні викривлення. У двотактному каскаді припускаються пульсації напруги (струму) джерела живлення у три-п'ять разів більше, ніж в однотактному. Якщо потужність не перевищує 20 мВт, застосовують однотактний каскад. При потужності 2070 мВт вигідно використовувати двотактний каскад в режимі АВ, а при більшій потужності  тільки в режимі В.

З трьох можливих схем включення транзисторів найпоширеніша  із загальним емітером. Її застосування дозволяє одержати задану вихідну потужність при меншій, у порівнянні з іншими схемами, вхідну потужність, що витрачається. Відносно високий рівень нелінійних викривлень, що є основним недоліком каскаду з ЗЕ, не так сильно позначається при використовуванні двотактної схеми зважаючи на компенсацію парних гармонік. Він може бути також зменшений введенням негативного зворотного зв'язку і підбором транзисторів з мінімальним розкидом параметрів. Скористаємося схемою двотактного трансформаторного підсилювача потужності, представленої на рисунку 2.

1 Вибір ккд трансформатора виконуємо по таблиці залежності ккд від потужності.

Таблиця 1 – Залежність ККД трансформатору від потужності.

PН,Вт	0,1	0,1-1	1-10	10-100
ТР	0,65	0,65-0,75	0,75-0,85	0,84-0,93

Вибираємо _ТР=0,8. Діапазон зміни (0,75 – 0,85).

2 Перевіримо заданий за умовами транзистор на відповідність умовам експлуатації

У двотактному каскаді кожний з двох транзисторів повинен забезпечувати половину необхідної потужності. Виходячи з цього міркування, розраховуємо необхідну допустиму потужність, що розсіюється на колекторі одного транзистора.

де _К – ККД каскаду. Для транзисторів, що працюють в режимі AB _К=(0,35 0,78). Вибираємо ККД каскаду рівним _К=0,5.

Гранична частота транзистора повинна бути в 510 разів більше граничної частоти в навантаженні:

f_ГР=(510)·f_В=(80 – 160) кГц.

Виходячи з одержаних даних, вибираємо транзистор КТ802А [13, 416], n-p-n параметри якого: U_КЕmax=60  В, I_Кmax=5  А, f_ГР=3  МГц, P_Кmax=50  Вт. U_Кнас=2,5  В при Т_К≤+25˚ С. h_21Е=30. При температурі корпусу більше 25⁰С. P_Кmax[Вт]=(T_Kmax-T_K)/R_TП–К, де R_TП–К=2,5 ⁰С/В – тепловий опір перехід – корпус, T_Kmax=100 ^0С – максимальна температура корпусу.

P_Кmax=(T_Kmax-T_K)/R_TП–К=(100–55)/2,5=18 Вт.

3 Вибір робочої точки транзистора vt1 на постійному струмі

Робочу точку необхідно вибирати так, щоб виконувалися наступні умови: Напруга живлення каскаду повинна мати стандартне значення Е_К, [див. додаток Б] при цьому повинна виконуватися умова:

.

Робоча точка по постійному струму у режимі AB звичайно знаходиться на вихідних ВАХ транзистора VT₁ на величині струму колектора:

.

Пряма навантаження на постійному струмі (=I) проходить вертикально вгору крізь точку Е_К.

Пряма навантаження на змінному струмі на вихідних ВАХ не повинна перетинати криву максимальної потужності, що розсіюється на транзисторі.

Користуючись вхідними і вихідними ВАХ, вибираємо положення робочої точки транзистора, що працює у режимі АВ:

Вибираємо Е_К=15 В.

Вибираємо I_К0=0,5 А.

Будуємо криву Р_Кmax=18 Вт по співвідношенню: Р_Кmax=U_КЕ·I_К.

Координати робочої точки А: I_К0=0,5 A, U_КЕ=E_К=15 В, I_Б0=0,020 A,

U_БЭ0=0,89 В.