2.3.6 Методика розрахунку однотактного трансформаторного каскаду могутнього посилення в режимі а

Розрахунок однотактного каскаду могутнього посилення в режимі А, принципова схема якого приведена на рисунку 2.2, починають з визначення потужності сигналу , що повинен віддавати транзистор, вибравши кКд вихідного трансформатора _т відповідно до таблиці 2.1

. (2.17)

Рисунок 2.2 - Принципова схема однотактного транзисторного каскаду могутнього посилення

Споживана транзистором від джерела живлення потужність складе приблизно

, (2.18)

де - ККД каскаду. При роботі каскаду в режимі А = 0,45.

Задавши спадання напруги на опорі первинної обмотки трансформатора Ur1 порядку 0,1Е_к і спадання напруги на опорі емітерної стабілізації U_Rэ, рівним 0,09E_к, одержимо напругу спокою ланцюга колектор-емітер

. (2.19)

Для перебування положення точки спокою мінімальний припустимий струм спокою вихідного ланцюга визначаємо по формулі

. (2.20)

Припустимий струм колектора в режимі А повинен бути

. (2.21)

Максимальна напруга, що повинен витримати транзистор, складе

. (2.22)

На підставі розрахунків Р_~, Р_о, U_{кэ доп}, I_{к доп}, f_в вибирається транзистор, приводяться його технічні параметри: Р_max, U_{кэ доп}, I_{к доп}, I_{к обр}, β_min, f_гр.

Подальший розрахунок ведуть графічним способом, для чого використовують сімейство статичних вихідних характеристик транзистора для застосованого способу включення.

На вихідній характеристиці (рисунок 2.3) відзначається точка спокою О с координатами U_кэ0 і I_к0.

Рисунок 2.3 - Навантажувальна пряма транзисторного каскаду могутнього посилення, що працює в режимі А

Для опору навантаження вихідного ланцюга перемінному струмові

(2.23)

знаходимо амплітуду вихідного сигналу

(2.24)

і максимальне значення вихідного сигналу

, (2.25)

яке відзначається точкою К на вихідній характеристиці для мінімального струму бази. Через ці дві точки проводиться навантажувальна пряма. У місці перегину вихідної характеристики, на перетинанні з навантажувальною лінією, відзначається точка П.

Визначаємо максимальне I_{k max} і мінімальне I_{k min} значення струмів колектора.

Визначаємо потужність сигналу, що віддається транзистором

. (2.26)

Якщо потужність мала, то зменшують ККД каскаду _А, повторюють розрахунок і знову перевіряють потужність. При великому надлишку потужності _А збільшують.

З вихідної характеристики точки П и К переносяться на вхідну статичну характеристику (рисунок 2.4) і визначаються значення I_б і U_бэ для цих точок, що відповідає значенням I_{б max}, I_{б min}, U_{бэ min}, U_{бэ max}.

Примітка: Тому що в довідниках приводяться вхідні характеристики тільки для U_кэ=5 або 10 В, то використовуємо саме цю характеристику.

Рисунок 2.4 - Вхідна характеристика з перенесеними крайніми точками навантажувальної прямої каскаду П' і К'

Визначаємо необхідний розмах вхідної напруги на транзисторі

. (2.27)

З обліком уведеної емітерної стабілізації розмах сигналу на вході каскаду складе

. (2.28)

Необхідна амплітуда вхідного струму для транзистора з мінімальним знаходиться по формулі

. (2.29)

Вхідна потужність каскаду визначається з вираження

(2.30)

і вхідний опір каскаду

. (2.31)

При цьому коефіцієнти підсилення по потужності і по напрузі можна визначити з виражень

; . (2.32)

Значення опору в емітерному ланцюзі знаходиться по формулі

(2.33)

і приймається стандартне значення по шкалі номінальних значень, приведеної в додатку 7. Ця вимога поширюється на всі розраховані елементи схеми.

Значення опорів резисторів у ланцюзі зсуву транзистора визначаються з наступних виражень

, (2.34)

, (2.35)

де I_дел =(1,5-2) I_бmax – протікаючий через дільник R₁R₂ струм.

Вихідний трансформатор розраховують, як трансформатор з активним навантаженням; його коефіцієнт трансформації визначають по формулі

. (2.36)

Активні опори первинної і вторинної обмоток трансформатора знаходять з виражень

(2.37)

. (2.38)

Коефіцієнт с беруть від 0,5 до 0,7, що зменшує спадання напруги на первинній обмотці трансформатора і підвищує ККД каскаду. Необхідну індуктивність первинної обмотки трансформатора визначають з вираження

, (2.39)

де - коефіцієнт частотних перекручувань, внесений трансформатором в області нижніх робочих частот (див. таблицю 2.2).

Припустиму індуктивність розсіювання вихідного трансформатора можна знайти по заданому коефіцієнті частотних перекручувань М_в на вищій робочій частоті по формулі

. (2.40)

При цьому коефіцієнт частотних перекручувань, внесений трансформатором в області вищих робочих частот, можна розрахувати по формулі

, (2.41)

де R_i – вихідний опір транзистора в робочій точці.

Через те що Ri>>R~, розрахункове значення індуктивності розсіювання трансформатора L_s, вийде багато більше її дійсного значення. Дійсна індуктивність розсіювання, навіть при трансформаторі із сердечником із трансформаторної сталі, звичайно не перевищує 1—2 % від L1, тому L_s у вихідного трансформатора каскаду могутнього посилення немає необхідності розраховувати, і частотні перекручування на верхніх частотах у такого трансформатора практично відсутні.

У випадку застосування в каскаді емітерної стабілізації, блокувальний конденсатор С_Э розраховують виходячи з припустимих частотних перекручувань М_НЭ на нижчій робочій частоті, що приходяться на цей каскад, по формулі

, (2.42)

де , дБ;

- наскрізна крутість характеристики емітерного струму, що розраховується по формулі

, (2.43)

де - вихідний опір попереднього каскаду (буде отримано при його розрахунку).

Частотні перекручування М_нэ каскаду, внесені ємністю , уточнюють по формулі

. (2.44)

Розрахунок величин блокувальних конденсаторів і перевірку фактичних частотних перекручувань необхідно робити після розрахунку всього підсилювача.

Рисунок П5.1 - Характеристики транзистора ГТ109А

Рисунок П5.2 - Характеристики транзистора КТ120А

Рисунок П5.3 - Характеристики транзистора ГТ122А, ГТ122Б

Рисунок П5.4 - Характеристики транзистора ГТ308А

Рисунок П5.5 - Характеристики транзистора ГТ405А

Рисунок П5.6 - Характеристики транзистора ГТ402Д

Рисунок П5.7 - Характеристики транзистора КТ814А

Рисунок П5.8 - Характеристики транзистора КТ816А

Рисунок П5.9 - Характеристики транзистора КТ818А

ДОДАТОК 7

ШКАЛА НОМІНАЛЬНИХ ЗНАЧЕНЬ ОПОРІВ

1,0	1,1	1,2	1,3	1,5	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,7	3,0
3,3	3,6	3,9	4,3	4,7	5,1	5,6	6,2	6,8	7,5	8,2	9,1

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ПОСТІЙНИХ РЕЗИСТОРІВ

Тип	Номінальна потужність,Вт	Межі номінального опору	Припустиме відхилення, %	Гранична робоча напруга, В
Млт-0,125	0,125	8,2 Ом – 3 МОм	2	200
Млт-0,25	0,25	8,2 Ом – 5,1 МОм	2	250
Млт-0,5	0,5	1 Ом – 5,1 МОм	5; 10	350
Млт-1	1	1 Ом – 10 МОм	5; 10	500
Млт-2	2	100 Ом – 10 МОм	5; 10	500

ШКАЛА НОМІНАЛЬНИХ ЗНАЧЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ

0,010	0,012	0,015	0,018	0,022	0,027
0,033	0,039	0,047	0,056	0,068	0,082

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ

КОНДЕНСАТОРІВ ПОСТІЙНОЇ ЄМНОСТІ

Тип	Припустима реактивна потужність, ВА	Межі номінальної ємності, пФ	Припустиме відхилення ємності, %	Гранична робоча напруга, В
К10-17	1 – 40	2,2 – 39000	5; 10; 20	25; 50
	0,05 – 1,5	470 – 680000	5; 10; 20	25; 50
	0,05 – 1,5	470 – 1500000	5; 10; 20	25; 50
К10-23	20	2,2 – 3000	5; 10; 20	16
	1	680 – 33000	5; 10; 20	16

МАЛОГАБАРИТНІ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНІ КОНДЕНСАТОРИ

Тип	Межі номінальної ємності, мкФ	Припустиме відхилення ємності, %	Номінальна напруга, В
К50-6	1 – 10000	Від +80 до -20	6 – 160
К50-16	2 – 5000	От +80 до -20	6,3 – 25
	0,5 – 2000	Від +80 до -20	50 – 160
К50-18	1000 – 470000	Від +50 до -20	3 – 160
К50-20	1 – 5000	Від +80 до -20	6,3 – 160