Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.79 Mб
Скачать

- 200 -

выходной мощности до 100-200 вт применяют специальные выход­ ные лампы (триоды, лучевые тетроды,пентоды большой мощности), а также мощные транзисторы. В более мощных устройствах при­ меняют мощные генераторные и модуляторные пампы. В каскадах усиления мощности электронные лампы обычно включаются с об­ щим катодом, так как при этом усиление получается наиболь­ шим, а транзисторы. - главным образом с общей базой или общим эмиттером,

Однотактный каскад усиления мощности на триоде

Так как в усилителях низкой частоты допустимый уровень высших гармоник ограничивается небольшими значениями (5*10%), то режим А широко используется, в частности, во всех одно­ тактных каскадах, для которых он вообще является единствен­ но возможным режимом работы.

Нелинейные искажения в режиме Б , несмотря на то, что они в идеале определяются только четными гармониками,очень

велики. Так,

только для второй гармоники они

составляют 42%

( K s = -j2®

),

поэтому использование этого

режима возмож­

но в специальных двухтактных схемах, где четные гармоники

устраняются.

 

 

 

 

 

Для определения наивыгоднейших параметров каскада уси­

ления мощности при

работе в режиме А

воспользуемая семейст­

вом выходных статических

характеристик

тр о д а

( р с .4 . 9 ) .

Прежде всего

нас долина

интересовать величина

нагрузочного

сопротивления,пересчитанного в анодную цепь лампы, от вели­ чины которого зависят отдаваемая колебательная мощность, к .п .д ., нелинейные искажения и другие показатели.

Определим величину нагрузочного сопротивления, при ко­

тором мощность, отдаваемая лампой,

максимальна. Допустим,

спряжение анодного

питания

задано

Е (оно же в

нашем случае

является напряжением рабочей

точки

покоя, так как

будем по­

лагать r ( s о

),

 

 

 

- 201 -

Тогда для получения максимальной мощности можно варьи­ ровать напряжение возбуждения Ц,щи сопротивление R-0 .

Ограничим рабочую область статических характеристик таким образом, чтобы мощность Pfi , потребляемая каска­

дом от источника питания', не превосходила допустимую мощность

лампы р

,

которая

на схеме изображена

пунктиром, а также

она должна

лежать правее

характеристики,

соответствующей

смещению

17,=

0, так

как

работа каскада происходит без се­

точных токов.

Кроме

того,

режим следует

выбрать

так,чтобы

не -заходить в область искривленных характеристик.

Горизон­

тальная прямая I ^ отсекает искривленный участок ха­ рактеристик, лежащий ниже ее.

Рабочая точка располагается на вертикальной прямой, проходящей через-точку Ua 0 ^ , которая является динамической характеристикой по постоянному току. Динамичещкая характеристика по переменному току проходит под некотсн рым углом jb C c t g jb =& £*)через рабочую точку. Наиболее

-ч 202 -

подлое использование лампы будет в той случае, когда нагру­ зочная прямая переменного тока делится1точкой покоя пополам..

При указанных уоповаях найдем сопротивление при котором неискаженная колебательная; мощность будет максималь­

ной.

В режиме А f форма выходного сигнала мало отличается от формы сигнала на входе* Поэтому форма переменных состав­ ляющих выходного напряжения и тока при синусоидальном еигна-' ле будет близка к синусоиде. Следовательно, колебательную мощность, отдаваемую в нагрузку , и постоянную со­ ставляющую (среднее значение) в рабочем режиме можно счи­ тать равными

a a m a m

I ~

>

Из рис. 4.9 следует

,что

 

р

а ^ а т

^ агп

,

я * ~ г г ~

~ г—

'

 

am

a m

 

1 « a m ’

=u%u

 

+u

 

a0 . a .

a4

 

oLtn

 

Исключая из трех

последних уравнений Цam

решая результат относительно

I

найдем

Uа о - Uо-'

 

а т

 

 

 

 

a m 2R ; -

R,

 

 

(4.21)

(4.22)

(4.23)

(4.24)

U

(4.25)

 

 

- 203 -

 

Учитывая последнее

выражение и зависимость

иа т = 1а т В а »

вол?’ш

ню дебете льнув мощность

 

11,

- U

 

р -

со

У К

 

2 4

 

к

а

(*.26)

Вводя обозначения

а =*> я делая

несложные преобразо­

вания, найдем

 

i

 

Р

(Uao - Ua )&

 

^

2R.

 

(4 .2 6 S

 

 

 

Продифференцировав второй сомножитель пос педнего выране­ ния по <х и приравняв результат щгла, найдем оптимальное

отношение сопротивления R.Q к Rj_ , при которой отдава­ емая мощность максимальна,

А < л т Ь г >

в

1 - - &

 

О,

О ,

 

 

 

откуда о о п т = g .

 

 

 

Таким образом,

при полном использовании т р э д а , ра­

ботающего в режиме А

без сеточных токов, наибольшая ксл^~

бательная мощность отдается 1гагрузкеПпри~^сопротивлений послед­ ней R ttT равному удвоенному значению внутреннего сопротив­ ления триода.

Подставляя в (4,26):

a R L

.находим

Р

( Ц« ' - K

f .

т а ос.

i e R t

 

Эго выражение показывает, что для получения большей колеба­ тельной мощности следует применять низкоомяые триоды и новым

шать аводное напряжение.

 

 

В качестве тр о д а , предназначенного для

мощных каскаде^,

можно указать т р о д типа 6С4С с парметрми

- А ; S * 5 ивД

и

R. = 800 ом,

 

V

- 204

Повышение анодного напряжения ограничено главным обра­

зом мощностью рассеяния на аноде F’0= U(l0I fl0

,

 

которая

не должна превышать допустимого значения

^аоп .

,

а также;

величиной допустимого-анодного

напряжения Ua gon

 

,

которое

должно быть всегда

больше

l TmoLOC= Uao+ UQm

 

 

 

 

Найдем зависимость к .п .д .

каскада

Ц от

a

,

работающе­

го в режиме А .

 

 

 

Uttrn o1-m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

“ 2

7 j

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a P i ao

 

 

 

 

 

 

Имея в виду соотношения (4.21) и (4 .25),

а

также считав

для упрощения

I am

I.а с

 

понучим

 

 

 

 

ц = <Uae' i U R a

Цao

К -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

olT

 

2,

+ о

 

 

 

 

* Dao <!!V

V

 

“-"ao

 

 

 

(4.27)

 

 

 

 

 

 

Отсюда следует, что -к.гьд, каскада

усиления

мощности

с триодом в режиме Д

растет с увеличением отношения, нагруз­

ки к внутреннему сопротивлению лампы, не превосходя 0,5.

Пр Rp.-SRj,

 

к .п .д .

не превышает 25%.

 

 

 

 

На рис. (4.10а) прведены зависимости отдаваемой трио­

дом в режиме А

мощности,

к .п .д , и коэффициента

нелинейных

искажений. Из этих зависимостей следует, что

 

 

следует

брать порядка (2+3 ) f

или выше, если это допустимо с

позиции отдаваемой мощности.

 

 

 

 

 

 

 

Расчет каскада усиления

мощности

начинается

с

выбора

лампы, ..эдходящей по отдаваемой мощности. Но так как часть

мощности

, отдаваемой лампой, расходуется в активных

сопротивлениях

трансформатора V.

и г а

то эту

мощность

 

 

 

i

а

находят по необходимой мощности в

нагрузке

Р,

и к .п .д .

трансформатора

!| tn p

»

.0 .

 

 

 

 

р

-

р

 

 

 

 

 

 

 

 

’т р

(4.28''

- 205 -

Необходимый триод можно выбирать по приближенному соотноше­ нию

 

*а0оп

3 ,5 тв ]

Напряжение на

аноде

Ua o

выбирают из соотношения

 

 

Ua o - « ^ * ® . * > Ua 8o n ,

где

доп

~ максималън0допустимое напряжение для

 

 

взятой

лампы.

Ток покоя определяют по формуле

Т< 0 ,» + 0 ,9 )Р адоп

0.0= — :-------------------------*

Особенности однотактного каскада усиления мощности на экранированной лампе

Основное отличие экранированной лампы от триода заклкы чается в форме статических характеристик. 'J экранированных ламп такие параметры,как ju и , по величине значи­ тельно больше, чем у триодов с равной крутизной. Вследствие указанных причин режим экранированных ламп (лучевых тетро­ дов и пентодов) отличается от режима работы триода.

Нелинейность характеристики при малых анодных наяряже-i киях, а также непостоянство статического коэффициента усиле­ ния ju пентода (лучевого тетрода) при различных напряже­ ниях на управляющей сетке могут вызвать значительные нели­ нейные искажения. Это является основным недостатком экрани-; роЕанной лампы при ее использовании в усилителях мощности.

Экранированные лампы при малых сопротивлениях нагрузки] дают нелинейные искажения в основном по второй гармонике

у анодного тока так же, ,как и /триоды при любых сопротивдени-i

- 206 -

а)

:<*)

Рис.4 .10

- 207

ях . В отличие от триода у них сильно выражена третья гар­ моника. (рис. 4.106).

Характерной особенностью пентодов (тетродов) является наличие минимума нелинейных искажений при определенном на­

грузочном сопротивлении

, Это сопротивление

обычно

принимается за оптимальное, так как при этом отдаваемая

мощность и к .п .д . близки к максимальным величинам.

Оптималь}-

ное значение сопротивления

нагрузки *К-а о л т для

каскадов:

усиления мощности с экранированной лампой, работающей в режи­ ме А , находится в пределах (0 ,0 5 t0 ,I5 ) R ^ .

Положительной особенностью экранированной лампы в каскадах усиления мощности по сравнению с триодом является более высокий коэффициент использования анодного напряжения ф * .Н ш п . , следовательно, и более высокий к .п .д .

Другим преимуществом экранированной лампы является бо­ лее высокая чувствительность. Она определяется коэффициен- ; том чувствительности S p , который определяется как

отношение колебательной мощности Р к квадрату амшштудно» : го значения входного напряжения,т.е.

S

р

и *

(4.29)

 

cm

 

Для получения определенной колебательной мощности в

случае экранированной лампы требуется значительно меньшее

напряжение возбуждения UCJT|

,чем при использовании триода 4

Каскад усиления мощности на транзисторе

Принципиальная схема однотактного выходного каскада усиления мощности, работающего в режиме А ,

- 208 -

представлена на рис.4. 11.

Анаша и расчет подобных схем, так же как и ламповых, производится графоаналитический методом с использованием вы4 ходных статических характеристик транзистора (ри с.4 Л 2).

Исходное рабочее напряжение на коннекторе UK0 не должно быть боаее 50$ предельно допустимой величины для данного типа транзистора. Это объясняется тем, что при трансформа­ торном выходе напряжение на коннекторе может превышать на­ пряжение источника питания примерно в два раза. ОШчно исход­ ное рабочее напряжение выбирают из соотношения

U (0,3 ♦ 0,4) о

КО

(4 .2 ^

При выбранном режим работы типа А рабочая область характеристики (рис. 4.12) ограничена: слева - вертикальной

нишей остаточного напряжения

UQCm » отсекающей изги­

бы статических характеристик;

снизу - горизонтальной прямой

i, к = т кттп,-п

, отсекающей нелинейную область малых токов

- 209 -

коллектора'* справа и сверху - штрих пунктирной линией, ко­ торая характеризует величину допустимой мощности рассеяния на коллекторе.

 

Вследствие

 

того,

что

Uocrri

обычно не превышает

 

0,5-1

в * а I

 

.

бывает порядна

не больше десятых еди-

 

 

'ЮЗ^

 

 

 

 

 

 

 

 

ниц миллиампер, при расчете ими иногда пренебрегают.

 

 

Допустимую мощность рассеяния

на коллекторе Г 2

J

можно определить

то формуле

 

 

 

 

 

 

р

 

t °

 

 

- t °

s

 

 

 

 

 

 

к m a x

 

 

 

 

 

к Зоп “

 

 

 

"

 

 

 

о.

 

R кп

 

R КС

 

 

(4.30)

где

 

 

максимально

допустимая

температура

^ к т а а с

 

■ О

 

 

 

коллекторного перехода,

°С ;

 

 

 

 

-

температура

окружающей среды^

“0 ;

 

Ь’с

 

 

 

R

 

 

-

тепловое

сопротивление транзистора

 

кп

 

 

между коллекторным переходом и кор-

.цу^м^шражаюи0_еся_„охаошежем___

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ