Глава 7. Усилители с обратной связью

получение необходимого напряжения на выходе и соответственно

повышается КПД каскада.

Рис. 7.8. Бестрансформаторная схема с повышенным питанием

коллекторной цепи предоконечного каскада

Рис. 7.9. Бестрансформаторная схема на составных транзисторах

В схемах бестрансформаторных каскадов большой мощно-

сти возникает затруднение в выборе комплементарной пары мощ-

ных транзисторов с совпадающими или близкими параметрами.

– 141 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

Выход из затруднения найден путем применения в плечах двух-

тактной схемы выходного каскада составных транзисторов. При

этом выходные мощные транзисторы имеют одну проводимость,

а к каждому из них подключаются маломощные транзисторы с

близкими параметрами, но представляющими комплементарную

пару. Такое решение проблемы (рис. 7.9) позволило также подво-

дить выходное напряжение от одного транзистора VT 1 в противо-

фазе к транзисторам VT 2 и VT 3 . Резисторы R5 и R 6 позволяют

улучшить температурную стабилизацию, создавая ООС, умень-

шить частотные и нелинейные искажения.

Транзисторы VT 2 и VT 4 собраны по схеме ОК. Транзисто-

ры VT 3 и VT 5 собраны по схеме с ОЭ, но так как в этом плече

имеется глубокая ООС по напряжению и последовательная, то

так же, как и в схеме с ОК верхнего плеча, входное сопротивле-

ние будет велико, а выходное мало. Через C 3 параллельно на-

грузке по переменному току подключается R4 . Этим самым по-

вышается стабильность режима работы выходных транзисторов

при изменении R Н , и даже при обрыве ее транзисторы окажутся

нагруженными на R 4 . Чтобы R4 не шунтировало нагрузку R 7 ,

берут R 4 ≥ (20 ! 40) R7 . Чтобы на R 4 не создавалось большого

падения напряжения по постоянному току, что уменьшит напря-

жение U КЭVT 1 , должно быть R 4 ≤ 0,1R3 .

Следует иметь в виду, что через резистор R1 создается ООС

как по переменному, так и по постоянному току (параллельная по

напряжению), которая охватывает выходной и предварительный

каскады, что позволяет стабилизировать режим работы и улуч-

шить качественные показатели.

В настоящее время наметился явный поворот к большему

использованию бестрансформаторных усилителей, благодаря их

большим достоинствам: малые габаритные размеры, отсутствие

громоздких выходных трансформаторов; более высокие каче-

ственные показатели, что обусловлено отсутствием тех частот-

ных, фазовых и нелинейных искажений, которые вносит выходной

трансформатор; простая фазоинверсная схема при использовании

комплементарных пар выходных транзисторов. Однако следует

иметь в виду и ряд недостатков, присущих этим схемам: наличие

– 142 –

Глава 7. Усилители с обратной связью

большой емкости связи с нагрузкой; трудности подбора компле-

ментарных пар с близкими параметрами.

§8. Расчет бестрансформаторного каскада

Исходные данные: выходная мощность P

ВЫХ , сопротивле-

ние нагрузки R Н , полоса усиливаемых частот f Н ! f В , допусти-

мые частотные искажения на нижних и верхних частотах М Н и

МВ .

Требуется определить: тип транзистора, данные режима

по постоянному и переменному току; токи, напряжения и мощ-

ность входной цепи; фактически полученную мощность в нагруз-

ке и мощность, рассеиваемую на коллекторе.

Расчет ведется для схемы каскада, выполненного на комп-

лементарной паре (рис. 7.7). Транзисторы работают в режиме,

близком к режиму B .

1. Определяем требуемую амплитуду переменного напряже-

ния на каждое плечо схемы U КЭm = 2 PВЫХ PH .

2. Определяем напряжения источника питания для каждого

плеча схемы E K 1 = U КЭm + U КЭОСТ , где U КЭОСТ – напряжение в

режиме насыщения. Учитывая, что транзисторы VT 2 и VT 3

включены последовательно по постоянному току, суммарное на-

пряжение источника E = 2 E K 1 .

3. Определяем необходимую амплитуду тока коллектора для

каждого плеча

U

КЭ

.

RН

4. Определяем среднее значение тока, потребляемое от ис-

точника в режиме B :

I Km =

I

Km

.

π

5. Определяем мощность, потребляемую от источника пи-

тания каждым из транзисторов VT 2 и VT 3 :

I СР =

P01 = E1 I СР .

– 143 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

6. Определяем мощность, рассеиваемую на коллекторе тран-

зисторов VT 2 и VT 3 :

P

ВЫХ

.

2

7. Определяем требуемую предельную частоту транзистора

PK 1 = P01 − PВЫХ 1 , где PВЫХ 1 =

fВ

2МВ

−1

8. Выбираем комплементарную пару транзисторов, у которых

PK max ≥ PK , U КЭ max ≥ E , I K max ≥ I Km , f h 21Э ≥ f h 21ЭТРЕБ .

9. Для уменьшения нелинейных искажений задаемся током покоя

I

KO ≈ 0,05 I Km .

10. На семействе статических выходных характеристик стро-

им нагрузочную прямую.

В данном случае R~ = RН , U КЭ 0 = E K1 .

На оси напряжений откладываем точку, в которой U КЭ 0 = E1 ,

и находим точку покоя, соответствующую E K 1 и току I K 0 . На

E

К1

. Через точ-

RН

ку покоя и точку на оси токов, соответствующую току I , прово-

дим нагрузочную прямую.

11. Определяем остаточное напряжение U КЭОСТ . Для этого

на оси токов отмечаем точку I Km и проводим прямую, параллель-

ную оси напряжений, до пересечения с нагрузочной прямой. Из

точки пересечения проводим перпендикуляр на ось напряжения.

В точке пересечения этого перпендикуляра с осью напряжения

U КЭ = U КЭОСТ . Находим ток базы, соответствующий току I Km :

I Б = I Бm . Выписываем значения U КЭОСТ и I Бm .

12. Найдем ток базы в точке покоя, соответствующий току

I K 0 по характеристике.

13. На входной характеристике отмечаем токи I Б 0 и I Б max ,

проекции этих точек на ось напряжений соответствуют напряже-

ниям U БЭ 0 и U БЭ max .

f h 21ЭТРЕБ ≥

.

оси токов откладываем точку, в которой ток I =

– 144 –