6.3.1. РАБОТА ДВУХТАКТНОГО КАСКАДА В РЕЖИМЕ В

Ток усилительного элемента, работающего с углом отсечки 6 = 90° (рис. 4.30), В соответствии с (4.156) содержит постоянную составляющую, первую гармонику и ряд четных гармоник. Если двухтактный каскад выполнен на усилительных элементах одной и той же структуры, то их токи имеют одинаковые направления, причем эти элементы открываются попеременно, т. е. со сдвигом во временн на л/2, а по фазе на 180°, как показано на рис. 6.11,а, б. Выходной ток должен быть пропорционален разности токов Г и i усилительных элементов. Амплитуда разностного тока ia = i-i равна tmax (рис. 6.И,в). От источника питания при трансформаторной схеме двухтактного каскада потребляется суммарный ток (рис. 6Л1,г) t2=r-ft , образованный из постоянной составляющей и ряда четных гархмоник. У бестрансформаторных каскадов ток, проходящий через источник питания, по форме и по составу [формула (4.156)] не отличается от тока одного из усилительных элементов.

В идеализированном режиме В ток покоя, например, /к = 0. В реальных условиях при /к = 0 из-за нелинейности характеристики прямой передачи усилительных элементов, особенно ее начального участка, изменение тока во времени отвечает режиму С (рис. 4.31), при котором разностный ток (рис. 6.12) содержит явно вы-

Рис. 612. Возникновение нелинейных искажений типа центральной отсечки при напряжении смещения, равном нулю

Рис. 6.13 Определение координат точки покоя при работе в режиме В

раженные нечетные гармоники. Для уменьшения этих искажений (типа центральной отсечки, рис. 2.27) па входной электрод подается соответствующее напряжение смещения (рис. 6.13).

При подаче на базу напряжения t/gs. выбранного в соответствии с рис. 6.13, импульсы коллекторных токов несколько пере-

крьгваются, а колебания разностного тока оказываются близкими к гармоническим (рис. 6.14).

При выполнении двухтактного аокада на комплементарных транзисторах (рис. 4.41) выходной ток равен не разности, а сумме противоположно направленных токов г'к и Г'к, т. е.

id = iK + i K, (6.22)

Рис. 6.14. Сопряжение характеристик и временные зависимости при напряжении смещения, найденном по рис. 6.13.

причем через отдельно взятый источник питания проходит ток только одного транзистора (рис. 6.11,а или б), т. е. г'к (или г к), который содержит все составляющие, входящие в ряд (4.156).

Поскольку усилительные элементы работают поочередно, то, как только ток одного из них достигает максимального значения К max (рис. 6.15), другой оказывается практически закрытым, поэтому максимальное значение разностного тока, близкое к амплитуде его первой гармоники, равно

/dmiKmax- (6.23)

Разностный ток покоя, как видно из рис. 6.14 и 6.15, равен нулю, а полное изменение коллекторного напряжения связано с iKmax через сопротивление нагрузки Рн-.

кэ m ~ .н'к max- (6.24)

Рис. 6.15. Диаграмма работы двухтактного каскада в режиме В

Колебательная мощность, получаемая от обоих транзисторов при совместной работе на общую нагрузку Rh,

р Uumldm CAomlKmax и'К max

- 2 2 ~ 2 (0.0)

Мощность, потребляемая от источника питания, определяется как произведение Eq на 2/к ср (рис. 6.11); с учетом (4.157)

8-1 197

Ро к = 2£о/к ср = (2/я) £о^к max. (6.26)

У каскада с последовательны.м питание.м транзисторов, например, показанного на рис. 4М, постоянная составляющая тока, потребляемая от источника питания, /к ср = гк тах/я, а суммарное напряжение питания составляет 2Ео, поэтому потребляемая мощность не отличается от определяемой по формуле (6.26).

Коэффициент полезного действия

Ра jr Un 4

(6.27)

OK 0 4

теоретически зависит от коэффициента использования, в данном случае коллекторного напряжения

i = t/ am/t/K3=t/ 3jfo. (6.28)

При работе в режиме В предельное максимальное значение КПД составляет 78,5%, а при достижимом значении = 0,9, ii = 70%. Отсюда видно, что режим В более экономичен, чем режим А. Это объясняется еще и тем, что в реальных условиях, когда амплитуда сигнала изменяется, лишь в отдельные моменты достигая максимального значения, средний за большой промежуток времени потребляемый ток, а следовательно и энергия, оказываются меньшими максимальных. Например, в усилителе звуковой частоты среднее потребление энергии прп одной и той же номинальной мощности Рн в режиме В оказывается примерно в 10 раз меньше, чем в режиме А. Мощность рассеяния на коллекторе (на стоке, на аноде) Рк = = (Рок-Рн),/2 здесь также зависит от амплитуды сигнала. Ис-лользуя (6.25) и (6.26), узнаем, что

Рк= Eoijmax/ - Рн\тах/4.

Исследуя зависимость Рк от гктах (рис. 6.16) на ходим критическое значение

шах кр ~ 2£р/я Рц,

при iKOTopoM мощность рассеяния на коллекторе

Prp max - EqI Rb-

В критической точке к коэффициент использования коллекторного напряжения, как следует из формул (6.24), (6.25) и (6.30),

Рис. 6.16. Зависимость мощностей от амплитуды сигнала при работе в режиме В

(6.29)

максимум, на-

(6.30) максимальна: (6.81)

J. С^кэ m КР н'к max кр 2 Р~ £ ~ £о

= 0,636,

(6.32)