ЛЕКЦИЯ 26. Однотактный трансформаторный каскад, двухтактные бестрансформаторные каскады

Тема 2.6 Оконечные и предоконечные каскады.

Усилители, которые изучаются в данном разделе, широко используются в аппаратуре радио и проводного вещания, радиовещательных и телевизионных приемников, в радиопередающих устройствах, каналообразующей аппаратуре. Материал данного раздела используется при изучении предметов «Радиопередающие устройства», «Многоканальная электросвязь», «Каналообразующая телеграфная аппаратура», «Звуковое и телевизионное вещание».

Оконечные каскады работают на внешнюю нагрузку. Каскады работают с большим уровнем сигнала, поэтому в оконечных каскадах применяются мощные транзисторы, а при выходной мощности свыше 1 кВт используются электронные лампы.

Основным требованием, которое предъявляется к ОК, является выбор экономичного режима работы, при котором УЭ работает с высоким КПД. Чтобы увеличить КПД УЭ, необходимо полнее использовать его по току и напряжению. При этом увеличиваются нелинейные искажения, которые не должны превышать допустимой величины.

Выбор УЭ в ОК осуществляется по допустимой мощности, рассеиваемой на коллекторе (аноде, стоке) Р_{к доп}, по граничной частоте f_rp, допустимому напряжению и току на коллекторе (аноде, стоке) U_{кэ max}, I_{к max}.

Нагрузкой ОК в зависимости от его назначения может быть динамик, громкоговоритель, проводная линия и т.д. Нагрузка может быть активной и комплексной. Если ОК работает на активную нагрузку, его основным показателем является выходная мощность. Поэтому такие каскады называются каскадами мощного усиления (КМУ). Передача сигнала с выхода усилителя в нагрузку без потерь (или с наименьшими потерями) возможна при согласовании выходного сопротивления усилителя с нагрузкой. Для этих целей в качестве выходного усилителя на симметричную нагрузку (например, проводная линия), получить увеличение мощности в нагрузке.

Однотактный трансформаторный каскад

Однотактный трансформаторный каскад ( рисунок2.40) вносит линейные (частотные и фазовые) искажения, так как содержит элементы: С, Сэ, VT и трансформатор, сопротивление которых зависит от частоты. VT и трансформатор вносят также нелинейные искажения, так как имеют нелинейные вольт-амперные характеристики (VT) и нелинейную характеристику намагничивания (трансформатор).

а б Рисунок 2.40- Принципиальная(а) и эквивалентная(б) схемы трансформаторного каскада

R1, R2 – делитель напряжения, для подачи напряжения смещения на базу;

С_р – разделительный конденсатор, не пропускает постоянную составляющую на вход каскада;

R_э – резистор эмиттерной стабилизации режима работы транзистора; создает в каскаде местную последовательную отрицательную обратную связь по постоянному току;

С_э – блокировачный конденсатор, устраняет отрицательную ОС по переменному току;

Т – трансформатор, нагрузка усилительного элемента: на первичной обмотке L1 выделяется усиленный сигнал: согласует с нагрузкой, в том числе и симметричной.

Токопрохождение:

постоянная составляющая коллекторного тока,

I_ко: “+E”– R_э – VT – L1 –“-E”;

постоянная составляющая тока базы,

I_бо: “+E””– R_э – VT – R1 – R_ф – “-E”;

ток делителя Iдел: “+E” – R2 – R1 – R_ф – “-E”;

переменная составляющая коллекторного тока,

Iк~:VT– L1 – Е – Cэ – VT

Для анализа работы каскада по переменному току рассмотрим его эквивалентную схему (рисунок 2.40)

Она представляет собой сочетание простейшей схемы замещения транзистора и схемы замещения трансформатора, где:

R_н/n² – сопротивление нагрузки относительно зажимов первичной обмотки трансформатора;

n= N₂/N₁ – коэффициент трансформации;

L₁ - индуктивность первичной обмотки трансформатора;

L_s1 – индуктивность, отражающая рассеяние трансформатора;

r₁ - сопротивление, отражающее потери в трансформаторе.

Основное достоинство оконечного трансформаторного каскада — значительно более высокий КПД, который в предельном случае может достигать 50 %. К тому же, выбирая соответствующий коэффициент трансформации, можно обеспе­чить высокий КПД при работе на нагрузку, сопротивление которой может быть как малым, так и большим. К недостаткам трансформатор­ного каскада можно отнести большие размеры, массу и стоимость, сравнительно узкую полосу рабочих частот, невозможность выполнения усилителя по интегральной технологии.

Наличие трансформатора в выходной цепи УЭ приводит к ряду существенных недостатков: увеличиваются вноси­мые им частотные, фазовые, переходные и нелинейные искажения; в трансформаторе теряется часть мощности сигнала, что уменьшает КПД каскада; затрудняется введение в усилительный каскад глубокой ООС; невозможно выполнить каскад по интегральной технологии; транс­форматоры громоздки, имеют большую массу и т. д. Этих недостатков нет в усилительных каскадах с непосредственным включением нагруз­ки в выходную цепь УЭ. Однотактные каскады, на практике обычно не используются из-за очень низкого КПД. Широкое распространение получили транзисторные бестрансформаторные двухтактные каскады, особенно в связи с возможностью реали­зации таких каскадов в виде ИМС.

Дата добавления: 2014-11-16