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

Д ля расчета п задаются ожидаемой величиной КПД трансфор­ матора, выбирая т)Тр = 0,6-г-0,9. При этом руководствуются практи­ ческим опытом, из которого известно, что с увеличением размеров трансформатора его КПД возрастает.

Коэффициенты усиления трансформаторного усилителя на транзисторе в области его средних частот можно рассчитать по следующей формуле:

^ — в л и я н и е i?2

влияние индуктивности рассеяния трансформатора и междувитковых емкостей обмоток. Из-за наличия емкости С\ с повышением ча­ стоты уменьшается переменное напряжение на входе трансформа­

чих частотах может получиться некоторый подъем усиления. Одна­ ко на частотах более высоких, чем резонансная, спад усиления не­ избежен.

С понижением частоты усиливаемых колебаний сопротивление емкостей возрастает, а индуктивностей уменьшается. Поэтому в об­ ласти нижних частот усилителя эквивалентная схема трансформа-

268

тора имеет вид, показанный на рис. 2.45, в. Из этой схемы видно, что на нижних частотах усилителя проявляется влияние индуктив­ ности первичной обмотки трансформатора L \ . Из-за ее наличия с понижением частоты происходит уменьшение входного сопротивле­ ния трансформатора, что приводит к уменьшению напряжений на его входе и выходе. Резонансных явлений в области нижних частот усилителя обычно не возникает.

Типичный вид частотных характеристик трансформаторного усилителя показан на рис. 2.46.

Из сказанного ясно, что для расширения полосы пропускания усилителя в область нижних частот необходимо увеличивать индук­ тивность первичной обмотки трансформатора. При этом размеры трансформатора, его вес и стоимость возрастают. Однако увеличи­ вается и КПД.

4. Двухтактные трансформаторные усилители

Двухтактные трансформаторные усилители (ДТУ) применяют­ ся для получения большой выходной мощности полезного сигнала при наличии высокого КПД. Выходная мощность ДТУ опреде­ ляется типом усилительных приборов и режимом их работы. КПД усилителя зависит только от режима его работы.

Схема ДТУ представляет собой совокупность двух однотактных усилителей, работающих на общую нагрузку. Половина двух­ тактного усилителя называется плечом. Оба плеча электрически симметричны. Для электрической симметрии плеч ДТУ его усили­ тельные приборы должны иметь одинаковые параметры и симмет­ ричные режимы. Такие режимы получаются, если на входе ДТУ действуют два симметричных входных напряжения. Будем их счи­ тать синусоидальными. Они должны быть равны и противофазны.

Существует много различных схем ДТУ, но их основные свой­

На рис. 2.47 Изображена типичная схема двухтактного транс­

предыдущего каскада. Его полная схема может соответствовать рис. 2.41.

Если условия полной симметрии плеч ДТУ выполнены, то все составляющие токов аналогичных электродов обоих транзисторов получаются равными.

269

При равенстве постоянных коллекторных токов отсутствует по­

усилитель получается очень компактным.

При равенстве переменных составляющих коллекторных токов магнитный поток в сердечнике трансформатора Тр2 создается толь­ ко нечетными гармониками сигнала, которые проходят в первичной обмотке в одном направлении. Четные гармоники коллекторных тсков магнитного потока в трансформаторе не создают, так ка.к протекают в первичной обмотке навстречу друг другу.

Гр,

W, l/вих Ян

Рис. 2.47. Типичная схема двухтактного трансформаторного усили­ теля

Если для ДТУ выбрать режим работы класса В, то высшие не­ четные гармоники импульсных коллекторных токов полностью исче­ зают. Тогда переменный магнитный поток в трансформаторе соз­ дается только их первыми гармониками. В режиме АВ нечетные гармоники в коллекторных токах транзисторов есть, но их ампли­ туды малы по сравнению с амплитудой первой гармоники. Из ска­ занного следует, что в ДТУ целесообразно применять экономичные режимы работы класса В или АВ. Тем самым можно получить КПД более высокий, чем у однотактного усилителя.

Схема ДТУ малочувствительна к пульсациям напряжения пи­ тания, так как изменения постоянных токов усилительных прибо­ ров магнитного потока в выходном трансформаторе не создают. Эта особенность двухтактного усилителя позволяет упростить кон­ струкцию сглаживающего фильтра выпрямителя.

Достоинство ДТУ заключается также в малой паразитной свя­ зи с предыдущими каскадами, возникающей через общий источник питания, потому что к этому источнику проходят только четные гармоники усиливаемого сигнала, а на их частотах самовозбужде­ ние усилителя не возникает. По этой причине в многокаскадных усилителях упрощаются, а иногда и полностью исключаются раз­ вязывающие фильтры и зачастую отпадает необходимость в бло­ кировочном конденсаторе общей цепи питания.

270

Ввиду указанных свойств схема ДТУ имеет серьезные преиму­

идеальной симметрии плеч достигнуть невозможно. Поэтому на практике симметрию считают приемлемой, если постоянные коллек­ торные токи транзисторов ДТУ отличаются не более чем на 10—20%.

При теоретическом анализе ДТУ принято считать симметрию его плеч полной. Тогда можно ограничиться рассмотрением любой половины схемы, а затем обобщить результат исследования. Так, например, сразу ясно, что полная полезная мощность двухтактного усилителя в два раза больше мощности одного плеча.

процессы, изображенные на рис. 2.40. Но обычно ДТУ работают в режиме В или АВ.

Для получения режима класса В напряжение смещения необхо­ димо выбрать таким, чтобы в исходном состоянии усилителя его транзисторы были заперты, но при появлении даже очень слабого сигнала один из транзисторов должен сразу же отпереться. Тогда смека состояний транзисторов будет происходить /через половину

зистор через вывод базы и вытекает из транзистора через вывод коллектора.

С момента t\ до момента t2 транзистор отперт. Потенциальный барьер эмиттерного перехода изменяется по закону входного на­ пряжения и'ш. В транзисторе происходит инжекция дырок из эмит­ тера в базу. Результатом процесса инжекции являются импульсы коллекторного и базового тока. Их амплитуды пропорциональны амплитуде входного напряжения. Ток коллектора значительно боль­ ше тока базы.

Аналогичные процессы происходят в транзисторе Т2. Только по времени они сдвинуты на половину периода.

При более детальном построении графиков физических процес­ сов, происходящих в ДТУ, необходимо уметь строить КДХ. Прин­

271