Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 341

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Вследствие этого усилительный каскад может оказаться неработо­ способным.

Несколько лучшая схема усилителя изображена на рис.

2.36.

Она выполнена с фиксированным напряжением смещения.

Такое

название означает, что постоянное напряжение на базе UQQ остает­

ся практически неизменным

при

изменении параметров транзисто­

ра. Постоянство напряжения UQ0

достигается применением делите­

ля из резисторов Rei и / ? б 2 -

 

 

1КО + 1БО+1Д

Рис. 2.36. Схема резисторного каскада на транзисторе с общим эмиттером (с фиксированным напряжением сме­ щения)

Сопротивления делителя обычно бывают порядка единиц или десятков килоом. Поэтому данный вариант схемы менее экономи­ чен. Но зато она успешно работает при изменении температуры окружающей среды на ±20-н30° от номинальной.

Стабилизация исходного режима транзисторных усилителей в широком интервале температур достигается применением отрица­ тельной обратной связи. Такие схемы рассматриваются в § 6.

§5. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

1. Особенности усилителей мощности низкой частоты

Врадиоприемниках усилителем мощности низкой частоты на­ зывают оконечный (выходной) каскад, работающий на какой-либо акустический прибор. Задача усилителя мощности заключается в эффективном преобразовании энергии постоянного тока источника питания в энергию переменного тока звуковой частоты, выделяе­ мую на полезной нагрузке. Такой типичной нагрузкой является электродинамический громкоговоритель. Его сопротивление весьма мало (единицы ом). В дальнейшем оно считается активным по ха­ рактеру. Это допущение верно в области средних звуковых частот.

9—869

257


Рис. 2.37. Пример искаженного тока

Выделение значительной мощности на малом сопротивлении нагрузки возможно только при большом токе полезного сигнала. Поэтому в оконечном каскаде приемника могут возникать замет­ ные нелинейные искажения усиливаемых колебаний. Наиболее ча­ сто они бывают несимметричные (рис. 2.12). Изменение формы по­ лезных сигналов означает, что на выходе усилителя появляются новые частоты (высшие гармоники), которых нет на входе. Их уро­ вень оценивают при помощи коэффициента гармоник (см. § 2).

Для теоретического расчета коэффициента гармоник разрабо­ таны специальные методы. Один из них поясняется рис. 2.37, где показан график искаженного выходного тока сигнала.

В соответствии с принятыми там обо­ значениями

*--J-imP- <2-95>

Точность определения коэффициента гармоник по данной формуле получает­ ся невысокой, но она вполне достаточна для ориентировочных расчетов.

Коэффициент гармоник обычно много меньше единицы. Его часто выражают в процентах. Допустимая величи­ на Кг зависит от назначения приемника.

Для уменьшения нелинейных искажений, возникающих в усили­ теле, принимают специальные меры.

Основными показателями оконечного усилителя приемника яв­ ляются:

выходная полезная мощность при заданном коэффициенте гармоник;

мощность, потребляемая от источника питания;

мощность потерь, расходуемая на нагрев усилительного при­ бора (или приборов);

коэффициент полезного действия;

коэффициенты частотных искажений на граничных частотах полосы пропускания.

В современных приемниках усилители мощности выполняются по однотактной или двухтактной схеме. Наиболее часто они явля­ ются трансформаторными каскадами. Бестрансформаторные усили­ тели мощности используются значительно реже.

Основное достоинство всех трансформаторных усилителей за­ ключается в том, что они позволяют получать на малом активном сопротивлении нагрузки большую выходную мощность полезного сигнала, так как с помощью трансформатора можно осуществить согласование небольшого сопротивления полезной нагрузки с боль­ шим выходным сопротивлением усилительного прибора.

Для упрощения графического и аналитического анализа свойств усилителей мощности будет использоваться испытательный синусо­ идальный сигнал средней звуковой частоты.

258


2. Однотактные трансформаторные усилители

Однотактные трансформаторные усилители работают только в режиме класса А. В этом режиме выходной ток усилительного при­ бора (транзистора или лампы) протекает непрерывно, а его вели­ чина изменяется по закону усиливаемого сигнала.

а) О д н о т а к т н ы й т р а н с ф о р м а т о р н ы й

у с и л и т е л ь

на т р а н з и с т о р е

Втрансформаторных усилителях транзисторы обычно включают

собщим эмиттером. Простейший вариант схемы трансформатор­

ного каскада с таким включением транзистора показан на рис. 2.38.

Рис. 2.38. Схема однотактного трансформаторного усилителя на транзисторе р— п — р с общим эмиттером

Это усилитель с фиксированным током смещения. Его величина рассчитывается по формуле 2.66. Допустим, что выбранное сопро­ тивление Re обеспечивает работу транзистора в режиме класса А.

Первичная обмотка трансформатора служит коллекторной на­

грузкой транзистора. Ее эквивалентное сопротивление RH. Т

ДЛЯ пе­

ременной составляющей

коллекторного

тока

достаточно

велико.

Оно зависит от коэффициента трансформации

трансформатора и

сопротивления реальной

нагрузки

R H , подключенной ко

вторичной

обмотке. Поскольку сопротивление R N считается

активным, то и со­

противление нагрузки транзистора

R B . т

также

активно.

Его вели­

чина приближенно определяется по уравнению

 

 

 

 

# H . T « ( f ^ ) 2 . t f H .

 

 

(2.96)

Более точно сопротивление R B . т определяют с учетом эквива­ лентной схемы трансформатора.

9*

259



Параллельно сопротивлению R„.т включено индуктивное сопро­ тивление первичной обмотки трансформатора ш/^. Практически трансформатор всегда делают так, чтобы в полосе средних рабочих частот усилителя выполнялось условие:

с

 

(2.97)

Только при выполнении этого

соотношения нагрузка транзисто­

ра для переменного тока коллектора активна по характеру

и равна

сопротивлению R N . R - Обычно RU.T

бывает порядка сотен или

тысяч ом.

к

Рис. 2.39. Построение КДХ трансформаторного усилителя на транзисторе с общим эмиттером для работы в режиме класса А

При вычерчивании гра­ фиков физических про­ цессов, происходящих з трансформаторном усили­ теле, следует помнить о резком различии нагруз­

ки транзистора

(или лам­

пы)

для

постоянного и

переменного

тока.

Учи­

тывая это,

КДХ

строят

в такой

последовательно­

сти (см. рис. 2.39):

 

1. Проводят

 

линию

постоянного

напряжения

(ЛПН) .

Она

соответст­

вует

постоянному коллек­

торному

 

напряжению

U к о =

Ек-

 

 

 

 

2. По известной величине тока базы /бо находят положение точ­ ки исходного режима на семействе КСХ. Эта точка позволяет узнать

величину постоянной

составляющей

коллекторного

тока /к о.

3. Теперь

можно

построить КДХ, пользуясь ее уравнением

 

 

"к =

£ / к о -

(*к -

/ко) • Ян.т-

 

(2.98)

Оно аналогично уравнению (2.73).

 

 

 

Из рис. 2.39 и уравнения

2.98 следует, что при изменении вели­

чины /?н. т происходит вращение

КДХ вокруг точки

исходного ре­

жима. Если

R V . т = 0,

то КДХ проходит вертикально

и совпадает с

ЛПН. Если

# н . т = °°, то КДХ проходит

горизонтально

на уровне

тока / к 0 .

 

 

происходящие

в однотактном

трансфор­

Физические процессы,

маторном усилителе на транзисторе типа р—п—р,

приведены на

рис. 2.40. Их вычерчивание начинается с построения КДХ.

Затем по точкам

пересечения КДХ и КСХ строится базовая ди­

намическая

характеристика

(БДХ) на семействе БСХ выбранного

транзистора.

По известному

току /бо определяется место

точки ис­

ходного режима на БДХ и исходное напряжение на базе [/бо- Даль­ нейшие построения графиков мгновенных значений напряжений и токов ясны из рис. 2.40.

250