Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

6. Коэффициент трансформации определяют:

а fв — верхняя рабочая частота каскада,

С0 = СН + СМ + СТР-Р .

(СТР-Р — собственная емкость трансформатора, СМ — емкость монтажа); СТР-Р =15÷40 пФ для маломощных трансформаторов,

СТР-Р =40÷150 пФ для трансформаторов средней мощности (расчету не поддается; или измеряется, или определяется из таблиц — справочное);

СМ ≈10 ÷ 30 пФ.

7. Верхняя точка нагрузочной прямой — на верхнем изгибе характеристики; нижняя точка — на уровне

(0.01÷0.05)I0 .

По характеристикам уточняют отдаваемую Р~ :

Р~ = 0.125(IВЫХ max - IВЫХ min)2 R~ = 0.125(2UВЫХ max ∙ 2IВЫХ min).

8. По входной характеристике определяют напряжение смещения U0 ВХ и амплитуду входного сигнала

2Um ВХ = UВХ max - UВХ min.

9. Необходимая амплитуда входного тока:

Ток покоя:

I0 ВХ = (1.02 ÷1.05) IВХ m .

(если схема с ОБ, то необходим использовать соответствующие параметры h21Б min , h21Э, h21Б).

10. Определяют:

РВХ ~ = 0.125(2 IВХ m ∙2UВХ m).

RВХ транз = 2UВХ m /2 IВХ m ;

Коэффициент усиления по мощности

11.Определяют методом 5 ординат коэффициент гармоник

/6/.

12.Определяют параметры стабилизации .рабочей точки.

13.Мощность, рассеиваемая на УЭ: Р0 = I0 ∙U0

14.Рассчитывают параметры радиатора.

15.Необходимое напряжение источника питания:

Е= U0 + I0 ∙r1 + I0ЭRЭ,

где

I0Э = I0К + I0Б,

r1 — активное сопротивление обмотки трансформатора.

16.Выполняется электрический расчет трансформатора, включая расчет частотной характеристики трансформатора.

17.Выполняется расчет блокировочных элементов.

7.3.3. Особенности расчета двухтактного каскада мощного усиления в режиме А

Особенности двухтактного каскада мощного усиления:

1. Компенсация четных гармоник позволяет применять режим В, как более экономичный; применение режима В зволяет лучше использовать УЭ, получая большую мощность при том же уровне КГ;

2.Компенсация помех и фона, поступающих от синфазных источников;

3.Больший динамический диапазон;

4.Компенсация постоянного подмагничивания сердечника выходного трансформатора, следовательно, меньше габариты, масса и стоимость трансформатора;

5.Компенсация синфазных наводок сигнала в ИП, что обеспечивает уменьшение паразитных межкаскадных свя-

зей через ИП, проще в изготовлении сетевые фильтры и фильтры ИП.

Двухтактный каскад — это каскад, содержащий два генератора, работающих на общую нагрузку (рис. 7-4):

-схема с ОЭ и предыдущим резисторным каскадом

(рис.7-4а);

-схема с ОБ и предыдущим трансформаторным каскадом

(рис. 7-4б).

Расчет ведут на одно плечо, на половину заданной мощности (как для однотактного каскада). При этом необходимо учитывать следующие особенности:

1) Мощность, которую должен отдать усилительный элемент:

рис.7-4 а)

рис. 7-4 б)

2)Сопротивление нагрузки R~ определяют как в предыдущем случае.

В идеальном случае (полная симметрия) четные гармоники отсутствуют.

В реальности — учитывается коэффициент асимметрии, который зависит от способа включения транзистора, от соотношения

в = RВХ / RГЕН.

Для схемы с ОБ и RiГ >>RВХ обычно “в” ≤ 0,05;

при RiГ ≈ RВХ “в” ≈0,15÷0,25.

Для схем с ОЭ транзисторы в плечах подбирают по h21Э. При отношении h′21Э / h′′21Э (для плеч каскада) = 1,2 обыч-

но “в” ≈ 0,1.

При этом коэффициент гармоник, рассчитываемый по методу 5 ординат, составляет:

где I1m , I2m , … , I4m — амплитуды соответствующих гармоник, “в”— коэффициент асимметрии.

3)Два плеча не только отдают удвоенную мощность, но и потребляют удвоенные ток и мощность.

4)Электрический расчет выходного трансформатора в режиме А ведут также, но нужна замена:

R~ на 2R~ ; Ri на 2Ri ; RКБ на 2RКБ .

Напряжение источника питания определяют, заменяя r1 на r1ПЛЕЧА = 0,5∙r1 .

5)Эмиттерная стабилизация происходит или с индивидуальными делителями подачи смещения, или с общим делителем (при входном трансформаторе). Для уменьшения разбалансировки плеч или при нагреве транзисторов в эмиттеры плеч нередко ставят резисторы (пунктир на схемах) величиной

(0,1 ÷ 1)RЭО , включенного в общий провод. Для выравнивания плеч иногда один из резисторов делителя делают регулируемым.

Лекция 8

Тема: анализ и схемотехника выходных мощных каскадов усиления (продолжение лекции 7)

7.3.4. Трансформаторный каскад в режиме В

В режиме В плечи двухтактного каскада работают поочередно, каждое — в течение полупериода сигнала, когда ток в выходной цепи одного УЭ достигает максимума, другой УЭ в этот момент заперт, и наоборот. Полпериода в режиме В плечо как бы отключено. Поэтому расчет каскада ведется для половины периода по семействам характеристик УЭ одного плеча, получая при этом данные по всему каскаду за весь период сигнала.

Из рисунка 7-5 видно, что в режиме В УЭ полностью используется при сопротивлении нагрузки выходной цепи плеча по переменному току:

где Uвыхm — коэффициент использования напряже-

U0

ния питания.

Мощность, отдаваемая одним плечом за полупериод, и соответственно, всем каскадом за период:

Р~ max = 0.5I2max R~ п = 0.5 I′max ∙UВЫХ m

Среднее значение тока выходной цепи одного плеча в режиме В при максимальном сигнале:

рис.7-5

а среднее значение потребляемого каскадом тока

что примерно в 1,5 раза выше, чем в режиме А. Выделяемая (рассеиваемая) на электродах УЭ мощность

(рис.7-6):

Р = 0.5(Р0 - Р~) = 0,318 I′2max ∙ U0 – 0,25I′2max R~ плеча.

рис.7-6

1-я составляющая выражения для Р — 1я степень амплитуды UВХ; 2-я составляющая — 2я степень (см. рис.7-6).

а значение ξ зависит от схемы включения УЭ и типа УЭ. У транзисторов и экранированных ламп обычно при UВХ

max

ξ >0,637.

Поэтому расчет радиаторов производят по формуле:

РРАСС max = 0.101U02 / R~ плеча (т. е. для ξ = 0.637).

Если каскад работает при ξ <0.637 при UВХ max , то расчет ведут по РРАСС.

Внимание! В режиме А, если нагрузка RН не активна, ее уменьшение до 0 (короткого замыкания) не приводит к увеличению РРАСС по сравнению с режимом покоя.

В режиме В — все выше приведенные соотношения справедливы только при активной RН.

Если нагрузка имеет комплексный характер, или RН = 0, то мощность, рассеиваемая на электродах, равна потребляемой мощности от источника, что может привести к перегреву УЭ. Поэтому применяют специальные схемы защиты от перегрева Эмиттерную стабилизацию в транзисторных каскадах, ра-

ботающих в режиме В, использовать нельзя. Смещение необходимо подавать от низкоомного делителя.

Расход энергии в режиме В значительно ниже, чем в режиме А, так как в режиме молчания практически нет потребления.

7.3.5.Бестрансформаторные двухтактные каскады мощного усиления

Включение RН непосредственно в выходную цепь УЭ без выходного трансформатора позволяет устранить вносимые трансформатором частотные, фазовые и нелинейные искажения. Но при этом в обычных однотактных схемах непосредственное включение RН не оправдано из-за протекания тока I0 через RН — падает КПД, растет мощность, рассеиваемая на электродах УЭ. Указанные недостатки отсутствуют в схемах бестрансформаторных двухтактных каскадов.

7.3.6.Двухтактный бестрансформаторный

каскад с параллельным (несимметричным) выходом

На рис.7-7 а) представлена схема с двумя ИП (или одним, со средней точкой). На рис.7-7б) представлена схема с одним ИП и разделительным конденсатором (на обоих рис.7-7 не показаны цепи смещения, стабилизации).

Каскады рис.7-7 а) и рис.7-7 б) требуют подачи на вход двух равных напряжений сигнала противоположных полярностей (от инверсного каскада).

рис.7-7 а)

рис.7-7 б)

При одинаковых УЭ в плечах по схеме рис.7-7 а) постоянная составляющая, протекающая через RН I0 = 0 (Iср1 и