Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [ 78 ] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

тельно, мощность в нагрузке равна сумме мощностей, развиваемых каждым транзистором. Ток, потребляемый от источника питания в колебательном режиме, в любой момент времени равен сумме мгновенных значений токов транзисторов:

hi + к2 = к1 р + Iminat + /i<2p -/k/sinco = 2/кр. (12.32) Следовательно, ток, потребляемый от источника питания, равен удвоенному току покоя одного транзистора и не содержит переменной составляющей.

Важным преимуществом двухтактной схемы является ее малая цуествительность к пульсациям питающих напряжений. Недостаточное сглаживание пульсаций напряжения питания в выпрямителе создает в двухтактном каскаде меньший фон, чем в однотактном. Это объясняется тем, что транзисторы питаются параллельно и под влиянием пульсаций питающих напряжений коллекторные токи /ki и гкз будут одновременно увеличиваться или уменьшаться. Поскольку токи в первичной обмотке трансформатора наиравлегш! в противоположные стороны, то результирующий магнитный поток от изменения этих токов будет равен нулю. Следовательно, во вторичной обмотке трансформатора уровень фона с частотой пульсирующего напряжения источников питания равен нулю нли имеет небольшую величину в случае некоторой асимметрии схемы.

В двухтактном каскаде значительно уменьшаются нелинейные искажения благодаря компенсации четных гармоник в выходном траг-сформаторе. Так, если мгновенное значение второй гармоники коллекторного тока первого транзистора ("ш = /ki т sin 2со, то мгновенное значение второй гармоники коллекторного тока для транзистора 72 будет равно/"кг /к2/7! sin2 {at ± ISO) = /jrsin (2cof ± 360°) = - !к2т sin2fo

Таким образом, в обоих плечах токн второй гармоники одновременно увеличиваются или уменьшаются, т. е. находятся в фазе. Очевидно, это справедливо и для всех других четных гармоник. Так как эти токи в первичной обмотке трансформатора проходят в противоположных направлениях, то создаваемое ими магнитное поле будет равно нулю. Амплитуды третьей и всех нечетных гармоник находятся в противо-фазе и, следовательно, магнитные поля, созданные этими токами, компенсироваться не будут. Таким образом, если не учитывать некоторой асимметрии двухтактной схемы, величину нелинейных искажений мол<но подсчитывать только по третьей гармонике. ! Двухтактные схемы могут работать не только в режиме А, но и в более экономичных режимах АВ и В, что позволяет существенно повысить к. п. д. каскада. Преимущества двухтактного усилителя мощности наиболее полно реализуются прн работе транзисторов в режиме В. В этом режиме плечи двухтактной схемы работают поочередно, каждое в течение полупернода сигнала. Поэтому ток коллектора каждого транзистора представляет собой импульсы, имеющие вид полусииусоид, т. е. каждое плечо схемы работает с большими нелинейными искажениями сигнала. Несмотря на это, результирующий ток в пе]5Вичной обмотке выходного трансформатора i = iki - кз, а следовательно,



и напряжение иа нагрузке i?, имеет форму, близкую к синусоидальной. Графики, иллюстрирующие работу двухтактного каскада в режиме В, приведены па рис. 12.21.

Выведем основные энергетические соотношения для двухтактного выходного каскада.

Обозначим максимальное значение ишyльcнoгo тока коллектора калчдого транзистора через /к max- Разлагая илшульсы тока в ряд

Рис, 12.21, Графическое пояснение работы ,11,вухтактного каскада в режиме В:

а ~ график, поясняющий работу первого плеча; б - график, пояс1[ЯЮ1ЦНй работу второго плеча; о - график рс-аультирующего то[;а в перпичной о6-могке выходного трансформатора.


Рис. 12.22. Схема фазоинверсного

каскада.


Фурье, мояшо доказать, что для режима В при синусоидальной форме входного сигнала справедливы выражения

1кш-, (12.33)

К1 ср

КЯ ср

К max Л

(12.34)

где /к1 m-амплитуда первой гармоники тока коллектора; /ki ср = = /кср ~ /кср - средние значения тока каждого транзистора.

Полезная мощность, отдаваемая в нагрузку каждым транзисторогт, равна

(12.35)

где Ццт-амплитуда переменной составляющей напряжения на коллекторе.

Мощность, потребляемая каждым транзистором от источника питания, составляет

n = /ксрЯк- (12.36)



Вследствие симметрии схемы к. п. д. двухтактного каскада в режиме В равен

9Р Р 1 /

fi!.ix вых I К1 П1 /10 Q7\

Г\В = 2Р ~ ~Р- "9~ 1-- ~~F-• 1,1.0/)

Отношение -= называется коэффициентом использования

напряжения питания и в режиме В может иметь величину порядка I = 0,9. Поэтому выражение для к.п.д. с учетом (12.33) и (12.34) можно записать в виде

пв = - • 0,9;==0,7. (12.38)

Разность подводимой и полезной мощностей

Рк = Ро--Рвь,. = Яо(1-) (12.39)

рассеивается в виде тепла на коллекторе траР13истора. Высокий к. п.д. указывает, что в режиме В на коллекторе транзистора рассеивается относительно небольшая часть (около 30%) мощности, потребляемой транзистором от источника питания. Поэтому при заданной допустимой величине мощности Рк max в режиме В транзистор может отдать мощность в несколько раз большую, чем в режиме А.

Кроме входного трансформатора Тр1 с выводом от средней точки вторичной обмотки, для возбуждения двухтактного каскада могут использоваться так называемые фазоинверсные схемы предоконечных каскадов. Фазоннверсный каскад должен давать на выходе два напряжения, равные по величине и сдвинутые между собой по фазе на 180°.

Одна из таких схем (с разделенной нагрузкой) приведена на рис. 12.22. Напряжения t/cbixi и 1)x2 соответственно равны:

UhUK\ = Ек - /к/к.

Поскольку ток коллектора /к почти не отличается по величине от тока эмиттера /э, то при условии Rk. = Rs напряжения /вых1 и Ubi,k2 оказываются равными по величине, но противоположными друг другу по фазе. Эти напряжения н применяются для возбуждения двухтактного каскада. Достоинство такой схемы- отсутствие трансформатора по входной цепи двухтактного каскада. Недостаток - малый коэффициент усиления по напряжению.

Широкое применение в электронной аппаратуре получили бес-трансформаторные двухтактные каскады на транзисторах. Особый интерес представляют схемы, не имеющие аналогов среди схем на электронных лампах, с использованием транзисторов разных типов {р-п - рил - р - п). Такие транзисторы различаются между собой направлениями протекания токов. Совместное применение разнотипных транзисторов позволяет существенно упростить схему усилителя. В качестве примера гш рис. 12.23, а приведена бестрансформаторная схема усилителя на разнотипных транзисторах. Из рисунка видно, что транзисторы типов п~~ рп и р ~~ п ~~ р включены в цепь



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [ 78 ] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0019