6.3. Искажения типа «ступенька»
При анализе двухтактных оконечных каскадов широко используют принцип совмещения проходных динамических характеристик транзисторов, образующих двухтактную схему (рис. 6.2).
Рис.
6.2 — Диаграммы работы двухтактных
каскадов в режиме В
(а) и режиме АВ
(б)
При отсутствии смещения между базами транзисторов их проходные характеристики совмещают так, что нулевые значения осей координат совпадают, и одноименные оси координат направлены в противоположные стороны (см. рис. 6.2).
Реальная совмещенная проходная динамическая характеристика имеет нелинейные участки, при малых и больших коллекторных токах (рис. 6.2). Если транзисторы работают без смещения в режиме В, то из-за нелинейности их характеристик в области малых сигналов выходной ток в нагрузке будет искажен (см. рис. 6.2, а). Такие искажения называют искажениями типа «ступенька».
Для устранения искажений типа «ступенька» на базы транзисторов необходимо подать небольшое отпирающее напряжение смещения, т. е. перейти от режима В к режиму АВ. Этот случай иллюстрируется диаграммами на рис. 6.2, б.
6.4. Нагрузочная характеристика оконечного каскада
Нагрузочной характеристикой оконечного каскада называют зависимость мощности, выделяемой в сопротивлении нагрузки от величины этого сопротивления. Как следует из известного соотношения
,
при RН → ∞ и RН = 0 выходная мощность равна нулю.
Зависимости выходной мощности, выделяемой в нагрузке от величины сопротивления нагрузки, изображен на рис. 6.3.
Рис. 6.3 — Нагрузочная
характеристика оконечного каскада
Видно, что при некотором RН опт мощность, выделяемая в нагрузке, будет максимальной. Условие получения максимальной мощности в нагрузке называется условием согласования по мощности. Анализ показывает, что максимальная мощность будет выделятся при равенстве выходного сопротивления каскада сопротивлению нагрузки
.
6.5. Контрольные вопросы по теме
1. Области использования основных режимов работы усилительного каскада.
2. Как с помощью динамических характеристик найти полезную (отдаваемую в нагрузку) мощность, мощность, потребляемую от источника питания, коэффициенты усиления по току и напряжению?
3. Что такое коэффициент использования напряжения, от чего он зависит и в каких пределах может изменяться?
4. Чему равен максимальный КПД коллекторной цепи в режиме А и В без учета нелинейности характеристик?
5. Как зависят тепловые потери на коллекторе транзистора от амплитуды напряжения на выходе усилителя (от коэффициента использования по напряжению) при работе в режиме В?
6. Нарисуйте схему двухтактного усилителя и поясните его работу.
7. В чем основные преимущества двухтактного усилителя по сравнению с однотактным?
8. Почему в двухтактном каскаде снижаются нелинейные искажения по сравнению с однотактным в том же режиме?
9. Что такое выходная динамическая характеристика по постоянному и переменному току? Как строятся эти характеристики.
10. Чем объяснить причину спада частотной характеристики трансформаторного каскада в области высших и низших частот?
11. При каком условии в нагрузку усилительного каскада передается максимальная мощность ?
12. Перечислите основные методы снижения нелинейных искажений усилителей мощности
Литература по разделу 6: [1, с. 250 — 298]; [2, с. 122 — 162]; [3, с. 221 — 240]; [5, с. 233 — 292].