Реферат: Каскады мощного усиления

К недостаткам двухтактных схем можно отнести наличие в схеме двух плеч, двух транзисторов; отвода от средней точки в первичной обмотке трансформатора; необходимость выполнения условий симметрии.

3. Энергетические соотношения в двухтактном каскаде

Амплитуда коллекторного тока для трансформаторного каскада не должна превышать допустимого значения .

Для безтрансформаторного каскада строится нагрузочная прямая

.

Колебательная мощность

.

Постоянный ток в одном плече можно найти из разложения косинусоидальных импульсов: . Мощность, потребляемая двумя плечами: , то есть потребляемая мощность зависит от амплитуды импульсов коллекторного тока, в режиме молчания, каскад не потребляет энергию.Коэффициент использования коллекторного напряжения: . КПД каскада

КПД каскада зависит от амплитуды импульсов коллекторного тока , максимум КПД получается при максимальной амплитуде, если , то . Средний КПД .

Мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора

Для нахождения максимума функции продифференцируем по :

Приравняем производную к нулю, откуда критический коэффициент использования напряжения . Критическое напряжение , ток . Тогда максимальная рассеиваемая мощность

Отношение колебательной и рассеиваемой мощностей:

При пиковой колебательной мощности стремится к единице, тогда , то есть , или . Транзистор выбирается из условия .

В режиме В колебательная мощность для одного транзистора ,а в режиме А – . Как видим, при одном и том же в режиме В колебательная мощность одного транзистора в раз больше, чем в режиме А. Наряду с высоким КПД это обстоятельство является основным преимуществом работы в режиме В.

4. Схемы трансформаторных двухтактных каскадов

Используются в основном схемы с общим эмиттером и общей базой.

1) Классическая схема с общим эмиттером (работа транзисторов в режиме А. Сопротивления R1,R2- делитель цепи смещения;Rэ- сопротивление термостабилизации, не шунтируется конденсатором, так как при симметрии плеч переменное напряжение на нем не падает из-за противофазности токов плеч. При асимметрии падение переменного напряжения симметрирует плечи (для одного плеча оно образует положительную обратную связь, для другого – отрицательную). Схема работает только в режиме А, так как в режиме В емкости заряжаются при открытых транзисторах и не успевают разрядиться при закрытых, поэтому транзисторы запираются.

2) Схема с дифференциальным каскадом. Вместо сопротивления Rэ можно включить генератор стабильного тока. Транзисторы двухтактного каскада включены по схеме с общим эмиттером. Данная схема обладает минимальной мощностью возбуждения (повышенным коэффициентом усиления), но также бльшими нелинейными искажениями по сравнению со схемой, где транзисторы включены с общей базой.

3) Схема с общей базой. Сопротивления R1, R2- делитель цепи смещения. Схема с общей базой требует на входе дополнительной мощности для возбуждения, поэтому предоконечный каскад должен также быть усилителем мощности. На выходе каскада получаем большую мощность по сравнению со схемой с общим эмиттером при меньших нелинейных искажениях, так как во входной цепи присутствует последовательная отрицательная обратная связь по току. Схемы с общим коллектором в трансформаторном варианте не рассматриваются

5. Безтрансформаторный каскад усиления мощности

Безтрансформаторные каскады обладают меньшими массогабаритными параметрами, в них отсутствуют линейные и нелинейные искажения за счет трансформатора.

1) Схема на комплементарных транзисторах .

Транзистор - n-p-n типа, - p-n-p типа, инверсный каскад не требуется. Транзистор открывается положительной полуволной, транзистор - отрицательной, инверсия фазы происходит в самом каскаде. Транзисторы работают в режиме В. По постоянному току транзисторы включены последовательно, по отношению к сопротивлению нагрузки Rн - параллельно, это позволяет выбирать величину нагрузки, необходимую для согласования с транзисторами. Недостаток схемы – наличие внутренней точки для подачи входного сигнала, два источника сигнала..

Транзисторы включены по схеме с общим коллектором, и схема представляет собой комплементарный эмиттерный повторитель.

Если смещение на базах транзистора отсутствует, то амплитудная характеристика нелинейная. Для устранения нелинейности на базы подают небольшой ток смещения.

2) Схема с цепью смещения. ДиодыVD1,VD2задают смещение порядка 0,7 B, смещение между базами составляет примерно 1,4 B. СопротивленияR1,R2 задают ток смещения Iсм.

Вместо диодов могут быть включены термисторы. Диоды устанавливаются на радиаторы транзисторов, выполняя, таким образом, функцию термокомпенсации.

3) Схема на составных комплементарных транзисторах.