3.5.2 Расчет схемы электрической принципиальной усилителя мощности на составных транзисторах
Применение составных транзисторов позволяет увеличить усиление по мощности и снизить требования к предварительному усилителю. Кроме того, с увеличением выходной мощности устройства возрастают трудности в выборе типа комплементарных транзисторов. Это преодолевается путем включения на выходе устройства более мощных транзисторов одинаковой проводимости. Схема усилителя представлена на рисунке 3.6. Вместо сопротивления делителя Rд2 может быть включен каскад на транзисторе VT1, собранный по схеме с общим эмиттером.
Рассмотрим расчет усилителя. Если параметры транзисторов в плечах усилителя отличаются не более чем на 15…20 %, то выполняется расчет только для одного плеча схемы. Схема составного эмиттерного повторителя на транзисторах VT2, VT4 (верхнее плечо) изображена на рисунке 3.7,а.
1. Режимы VT4 определяются в соответствии с рассмотренной выше методикой расчета комплементарного эмиттерного повторителя.
2. Сопротивления цепей эмиттеров VT2 и VT3 определяются из условия
.
3. Амплитуда коллекторного тока транзистора VT2
.
4. Сопротивление цепи эмиттера для переменного тока
.
5. Амплитуда выходного напряжения VT2
.
6. Ток транзистора VT2 в рабочей точке
7. Максимальное значение тока коллектора VT2
Iк2макс=Iк2А+Iк2m.
8. Среднее значение тока VT2
а)
б)
Рисунок 3.6 – Усилитель мощности на составных транзисторах
а) комплиментарная
б) квазикомплиментарная
a б
Рисунок 3.7 – Распределение напряжений в усилителе мощности
a – верхнее плечо; б – нижнее плечо
9. Напряжение на транзисторе VT2
10. Мощность питания, подводимая к транзистору VT2,
.
11. Мощность, рассеиваемая на коллекторе VT2,
где ε=Uэ2m/Uкэ2А – коэффициент использования напряжения.
12. Выбираем транзисторы VT2 и VT3 из следующих условий
13. Определяем режимы работы VT2 и VT3. Для этого на семействе статических характеристик строим нагрузочную прямую по переменному току через точки а и б рисунок 3.8,а.
а б
Рисунок 3.8 – ВАX транзистора
а - выходные; б – входные
Координаты точек определяем из следующих соотношений:
для питания VT4
по переменному току
(см. п.п. 3).
Аналогично для транзистора VT3 (см. рисунки 3.6 и 3.7)
.
Формирование
иллюстрируется рисунками 3.7,б и 3.10. В
рабочей точке
Постоянная величина ЕП
делится между UкА,
UбmVT3
и UкmVT3.
Если UбmVT3
или UкmVT3
увеличиваются, когда возрастает сигнал,
UкА
убывает до минимума, т. е. до UкэVT3мин.
Из построений определяем UбАVT2, IбАVT2, UбmVT2, IбmVT2, UкmVT2. Кроме того, IбmVT2 (Iбm2) и IбАVT2 (IбА2) можно найти из соотношений
.
14. Определяем напряжение возбуждения, необходимое для работы верхнего и нижнего плеч оконечного каскада. Для верхнего (см. рисунок 3.9,а)
где
Для нижнего плеча (см. рисунок 3.9,б)
где
15. Входное сопротивление верхнего плеча
нижнего плеча
16. Требуемая мощность предоконечного каскада без учета мощности потребляемой делителем
.
17. Потенциалы баз транзисторов относительно общего провода
18. Рассчитаем делитель. Выбираем Iд>(2…3)Iб2. Распределение напряжений базового делителя представлено на рисунке 3.11. Расчет и выбор элементов делителя проводим аналогично методике, рассмотренной выше.