3.4.4. Входной сигнал

Параметры входного сигнала находят по входной и выходной характеристикам транзисторов VT2 иVT3 (см. рис. 3.7).

1. Амплитуды тока и напряжения базы:

I_бm = I_{б max} - I_бА, U_бm = U_{б max} – U_бА , (3.43)

где I_бm = I_бm2 = I_бm3,U_бm = U_бm2 = U_бm3,

I_бА = I_бА2 = I_бА3 = I_кА / ,

U_бА находится из входной характеристики (несмещенной) при токе базыI_бА.

2. Среднее входное сопротивление:

(3.44)

3. Входная мощность:

(3.45)

При наличии R₂'в делителе базы эквивалентное сопротивление R₂'выбирают из условия

R₂' (0,51,5)R_вх.ср.. (3.46)

При этом возрастает амплитуда входного напряжения в (3.43):

. (3.47)

Увеличивается и входное сопротивление:

, (3.44' )

и входная мощность:

. (3.45' )

3.4.5. Определение коэффициента гармоник в классе в

Коэффициент гармоник K_г определяется, как и в классе А, по сквозной динамической характеристике. Для расчета K_г всего каскада достаточно построить сквозную динамическую характеристикуI_к = f (Е_г) для одного плеча (верхнегоVT2) так же, как для класса А (подраздел 3.3.1), с использованием уравнений (3.26), в которых

где N₁ = U₁' / U₁ – коэффициент трансформации трансформатора Тр1, аналогично (3.33). КромеR_гв уравнении (3.26) надо учесть величинуR₂', т.к.R₂'включена последовательно с входным сопротивлением:

. (3.48)

На рис. 3.8 приведена сквозная динамическая характеристика верхнего плеча:

1. По этой характеристике находятся токи I'_max (для Е_г=Е_гm),I'₁(дляЕ_г =0,5Е_гm),I'₀ (дляЕ_г= 0).

2. По найденным токам с учетом возможной асимметрии плеч находим токи I_max,I_min,I₀, I₁, I₂ длясквозной динамической характеристики всего каскада[6], аналогично найденным на рис. 3.5:

E_гm

Рис. 3.8

I_max = I'_max (1+ в),

I₁ = I₁'(1+ в),

I₀ = I₀'(1+ в) – I₀'(1 – в) = 2вI₀', (3.49)

I₂= – I₁(1 – в),

I_min= – I_max(1 – в),

где в– коэффициент асимметрии плеч:

(3.50)

здесь I_max2, I_max3 –максимальные токи плечVT2, VT3,соответствующие равным и противофазным амплитудам ЭДС источника сигнала (+Е_гmи -Е_гm). Асимметрия обусловлена, в основном, различием коэффициентов₂и₃. При различии в величинене более 20 % следует приниматьв = = 0,150,20.

3. По формулам (3.27) находятся амплитуды гармоник I_1m, I_2m, I_3m, I_4m и I_d, или нормированные гармоники из (3.29) с использованием (3.49).

4. По формулам (3.28) определяется коэффициент гармоник K_г.

Для уменьшения асимметрии плеч (уменьшения K_г ) в цепь эмиттера транзистора с большим токомI_max включают симметрирующий резисторR_э' (или) R_э'', как показано на рис. 3.6.

5. Бестрансформаторный усилитель мощности класса в (ав)

Впоследнее время широкое распространение, особенно в бытовой технике, получили бестрансформаторные усилители мощности класса В(АВ). Только такие усилители применяются в микроэлектронике УМ. В этих усилителях нет громоздких трансформаторов, разделительных конденсаторов. Они имеют хорошие частотные и амплитудные характеристики и легко реализуются по интегральной технологии. Однако нужно иметь в виду, что непосредственное подключение нагрузкиR_н к усилителю без согласующего трансформатора возможно лишь при величинеR_н, близкой к оптимальному сопротивлению в коллекторной цепи транзистораR_к.опт, введенному в подразделах 3.3 и 3.4 прирассмотрении УМ. Это условие легко выполняется для транзисторных УМ с низким напряжением питания (в пределах 15 – 30 В) и при средней мощности нагрузкиP_н(до 10 – 20 Вт). Так, приP_н = 5 Вт иЕ_п = 24 В сопротивлениеR_к.опт=10 Ом. Нагрузка с таким сопротивлением может быть подключена непосредственно к транзисторам оконечного каскада.

Обычно сопротивление звуковоспроизводящих устройств находится в пределах 4 – 20 Ом. Для таких нагрузок всегда можно выбрать транзистор и Е_ппо условиюR_к.опт  R_н, что и обусловило широкое распространение бестрансформаторных усилителей. Как правило, применяются двухтактные УМ на транзисторах разного типа проводимости (p-n-p и n-p-n).Для возбуждения (раскачки) таких УМ не нужен фазоинверсный каскад, т.к. на вход подается однофазный сигнал. Предоконечный каскад в УМ является обычным резистивным каскадом.

В микроэлектронных УМ применяются также и однотипные транзисторы. Понятно, что при этом необходим фазоинверсный каскад, но для микросхем это не является проблемой.

Существует довольно много разновидностей бестрансформаторных УМ как в дискретном, так и в интегральном (микросхемном) вариантах. В качестве примера ниже рассматривается двухтактный бестрансформаторный усилитель класса В(АВ) на составных транзисторах.