При полном использовании i])=g=l к. п. д. выходной цепи максимален н равен 0,5 (т. е. 50%).

Мощность рассеяния с учетом использования источника питания

Ярас = Ро-Р = РГП --Р = Р{\- -,)/ =Р{}- 0,5iO/0,5ii. . При = 1 fpac = /~ ; при =1 и С = 0,5 РрасЗЯ .

Отсюда следует, что мощность рассеяния УЭ (при заданной полезной мощности Р) зависит от к. п. д. выходной цепи УЭ, т. е. от использования тока и напряжения источника питания.

В транзисторных каскадах значения ij5 и g обычно выбирают в пределах от 0,9 до 1. При rj3 = =0,9 /pac=l,5f , а мощность, потребляемая от источника питания, Ро - Ртс + Р -1,5РЧгР = = 2,5Р.

В транзисторном трансформаторном каскаде, работающем в режиме А, при отсутствии сигнала на входе (f/mBx=0), а также при обрыве и коротком замыкании нагрузки отдаваемая мощность Я =0, а на УЭ рассеивается максимальная мощность Рс=Ро = = 2,5fчто может вызвать нарушение теплового режима.

На рис.21.42, а приведена схема оконечного трансформаторного каскада на биполярном транзисторе, включенном с ОЭ, а на рис. 21.42, б на семействе статических выходных характеристик обозначена рабочая область, в пределах которой должны выбираться рабочие параметры транзистора.

Напряжение покоя [У„эо обычно стремятся выбирать возможно-больше, но не выше (0,Зн-0,4) макс.доп- При большем Ugo увеличивается коэффициент усиления каскада, уменьшаются нелинейные искажения сигнала, требуется меньшая мощность на входе УЭ, повышается экономичность источника питания. При малом значении напряжения Для получения заданной мощности Р.

-о о--Е +

г о-

кзm t<зm

Рис. 21.42. Однотактный трансформаторный выходной каскад с ОЭ и семейство выходных статических характеристик

потребуется увеличить выходные /„о и /„т и входной /б™ токи, напряжение С/бэн1, входную мощность Рех- при этом снизится коэффициент усиления по мощности, а с увеличением токов Im и Jem возрастут нелинейные искажения сигнала. Нелинейные искажения и к. п. д. каскада зависят от выбора рабочей точки транзистора. Ток покоя исходя из максимальной мощности рассеяния Рг,ас = = (2,5-3)/ =Р„=1„ио составит:

/ко = (2,53)Я эо- (21.22)

Однотактные оконечные каскады имеют относительно малый (до 50%) к. п. д. Лучшие показатели можно получить от оконечных каскадов, выполненных по двухтактной схеме.

§ 21.10. Двухтактные оконечные каскады

Виды схем. Двухтактные каскады (ДК) содержат два УЭ, работающие в противофазе на общую нагрузку. В зависимости от способа управления УЭ различают три типа двухтактных каскадов.

Каскады с параллельным управлением двухфазным напряжением сразу двух плеч схемы от одного источника сигнала, Плечи схемы выполняются на однотипных УЭ. Двухфазное напряжение сигнала получают От специальных фазоинверсных каскадов или от трехобмоточных трансформаторов. Такого типа каскады используются в трансфор-маторных усилителях.

Каскады с параллельным управлением однофазным входным напряжением, в которых входной сигнал подается сразу на оба плеча схемы от одного источника сигнала. Противофазная работа плеч достигается применением в них разноструктурных (р-п-р и п-р-п) транзисторов. Такие каскады широко применяются в бестрансформаторных усилителях.

Каскады с последовательным управлением однофазным напряжением. В этих каскадах напряжение от источника сигнала подается на вход одного (ведущего) плеча, с выхода которого сигнал подается на вход второго (ведомого) плеча. Обычно плечи схемы выполняют на однотипных УЭ с бестрансформаторным выходом.

Двухтактные каскады (ДК) первых дв,ух типов выполняют на транзисторах, включаемых с ОЭ и ОБ; в бестрансформаторных - с ОЭ и ОК. В первых двух типах ДК УЭ работают в режимах А или В, в третьем - в режиме А.

На рис. 21.43 приведены транзисторные двухтактные оконечные каскады на транзисторах, включенных с ОЭ с резисторно-емкостной связью с предоконечным каскадом (рис. 21.43, а) и с трансформаторной связью (рис. 21.43, б).

В усилительных каскадах использована эмиттерная стабилизация. Схема с резисторно-емкостной связью (см. рис. 21.43, а) имеет индивидуальные для каждого транзистора делители смещения R1R2; при трансформаторной связи делитель R1R2 общий на оба

Рис. 21.43. Трансформаторные двухтактные оконечные каскады с резисторно-см-костной и трансформаторной связью

транзистора. Для симметрирования плеч двухтактной схемы и дополнительной стабилизации в каскад могут включаться резисторы Rg и Rg". При работе УЭ в режиме В резисторы Rg, Rg и Rg" отсутствуют. Иногда резисторы R1 или Rg делают регулируемыми, что позволяет выравнивать коллекторные токи плеч схемы. На входе схем действуют равные по величине, но противофазные напряжения возбуждения Ubxi и Ывхг-

Свойства двухтактных схем. Проанализируем свойства двухтактных схем на примере трансформаторной схемы транзисторного оконечного каскада с параллельным управлением двухфазным напряжением (см. рис. 21.43, а). При косинусоидальном входном сигнале напряжения, снимаемые с вторичных полуобмоток трансформатора Тр1, противофазны

«Bxl==CAmCOS« M„x2=f/mC0S(a)-)-Я)= - <7mC0S«f.

Под действием этих противофазных напряжений токи в коллекторных цепях транзисторов VI и V2 можно представить в виде ряда Фурье

к1 ----- ок1 + /к1т COS -I- /„2т COS 2а) + /,.з,„ COS Ш+ ... . (21.23)

Учитывая противофазность напряжений на входе, ток i получим заменой в выражении (21.23) значений со/ на со/-)-л:

«к2 = -/ок2-•к1тС08ш-Ь/к2тС052ы -/„ЗиСОзЗы4- .- (21.24)

Выходные токи плеч /„1 и 12 протекают по полуобмоткам первичной обмотки выходного трансформатора Тр2 в противоположных направлениях. Противофазные токи im и 12 создают в выходном трансформаторе Тр2 результирующий магнитный поток, пропорциональный разности токов Iki-к2- Ток в нагрузке (во вторичной обмотке Тр2) пропорционален результирующему магнитному потоку, т. е. пропорционален разности токов плеч

н = к (г„1 - ,(2) = к (2/к1т cos « t 4- 2/,t3m COS Зш -h .. .),

где к - коэффициент пропорциона.пьиости.