2. Формирование отрицательной полуволны

При формировании отрицательной полуволны, транзистор открывается (точка ) и, в момент появления максимальной амплитуды выходного сигнала, напряжение на транзисторе уменьшается до минимального значения ( ), а ток коллектора достигает максимального значения( ). При этом в качестве источника, обеспечивающего ток в нагрузке, выступает заряженный конденсатор . При формировании отрицательной полуволны в нагрузке расходуется часть энергии, запасенной в конденсаторе. Восстановление энергии в конденсаторе до прежнего уровня происходит при формировании положительной полуволны за счет тока, протекающего через конденсатор, от источника питания Е’. На рис. 3 показаны направления токов и полярности напряжений именно для случая формирования отрицательной полуволны выходного сигнала.

Рисунок 3.

Для точки M (рис.2), т.е. для момента появления максимальной амплитуды выходного сигнала, в соответствии с рис.3 можно записать:

(1)

отсюда:

(2)

Для тока, протекающего через транзистор, имеем:

(3)

Ток, протекающий через определится в виде :

(4)

Подставив (4) в (3) получим :

(5)

3. Формирование положительной полуволны

При формировании положительной полуволны транзистор закрывается (точка ) и, в момент появления максимальной амплитуды выходного сигнала (точка N , рис.2) ток через транзистор достигает минимального значения .

За счет источника , обеспечивается в этом случае ток в

нагрузке, который протекая через восполняет в нем те потери энергии, которые произошли при формировании отрицательной полуволны. На рис. 4 показаны направления токов для рассматриваемого случая. Как видим, направление тока в нагрузке, а следовательно и полярность выходного напряжения изменились на противоположные.

Рисунок 4.

В соответствии с рис. 4 для точки N рис. 2 имеем:

(6)

(7)

учитывая, что :

получим :

(8)

из (1) подставим в (8) выражение для :

(9)

Известно, что резистор вводится для обеспечения стабилизации режима каскада по постоянному току. При этом, чем большее значение имеет этот резистор, т.е. чем большее напряжение на ней будет выделяться, тем стабилизация выше. Обычно выполняется условие :

(10)

где:

т.е. падение напряжения на резисторе составляет от 10% до 30% значения . Подставим в (5) и (9) выражение (10) и получаем систему двух уравнений с двумя неизвестными и :

(11)

(12)

Введя обозначение :

(13)

и решив систему уравнений (11), (12) имеем :

(14)

Заменяя

(15)

и определяя из (5) R_к получаем все необходимые соотношения для расчета:

(16)

(17)

(18)

(19)

Прокомментируем полученные результаты. Значение (16) выбирают, как было уже отмечено, в пределах (0,05 - 0,1) . Подробнее остановимся на (17). Перепишем выражение (6) виде :

(20)

Для того, чтобы значение в (18) имело положительное значение , также должно иметь положительное значение, а для этого, в соответствии с (20) необходимо выполнение неравенства

(21)

В зависимости от выбранного значения изменяется и кпд. каскада. Анализ каскада с точки зрения обеспечения максимального кпд достаточно сложен, и здесь не рассматривается.