3.2.2. Расчет однотактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме а

Выбрав на основании оказанного выше схему каскада и способ включения транзистора, определяют мощность сигнала Р~, которую должен отдать транзистор, с учетом КПД выходного трансформатора. Транзистор для трансформаторного каскада мощного усиления, работающего в режиме А, берут с допустимой мощностью рассеяния на коллекторе РKmzx ≥3P~.

Напряжение покоя между выходными электродами U0 желательно брать наибольшим, так как при этом минимальны нелинейные искажения, облегчается конструирование выпрямителя и повышается его КПД. При включении с общим эмиттером это позволяет также получить наибольший коэффициент усиления мощности каскада, а, следовательно, уменьшить необходимую входную мощность сигнала и коэффициент усиления предварительного усилителя. Поэтому на основании сказанного в таких трансформаторных каскадах при правильно сконструированном выходном трансформаторе напряжение питания, подводимое к выходным электродам транзистора U0, следует брать равным (0,3—0,4) допустимого напряжения между выходными электродами Umax; значение .Umax указывают в справочных данных транзистора для разных способов включения.

Выбрав напряжение питания, находят ток покоя и сопротивление нагрузки выходной цепи. Минимально допустимый ток покоя, при котором каскад сможет отдать необходимую мощность Р~,

(3.2.1)

где — коэффициент использования тока покоя, обычно лежит в пределах (1—0,95); Uвых m — амплитуда напряжения сигнала на первичной обмотке выходного трансформатора, равная разности напряжения покоя U0 между выходными электродами и остаточного напряжения Uост . На семействе выходных характеристик отмечают точку покоя и проводят через нее нагрузочную прямую переменного тока для сопротивления нагрузки выходной цепи переменному току:

(3.2.2)

Наклон нагрузочной, прямой здесь определяется отрезками U и I, отсекаемыми ею на осях координат(): R~=U/I. Затем отмечают на нагрузочной прямой крайние положения рабочей точки; верхнюю точку находят в начале изгиба статической характеристики, пересекающейся с нагрузочной прямой, а нижнюю точку берут при токе, равном (0,01—0,05)I0. Мощность сигнала, отдаваемая транзистором:

(3.2.3)

Далее переносят крайние точки нагрузочной прямой (точки П и К) на статическую входную характеристику транзистора для примененного способа включения и определяют напряжение смещения входной цепи U0ВХ и удвоенную амплитуду напряжения входного сигнала 2Uвх m

(3.2.4)

Необходимую амплитуду тока сигнала во входной цепи Iвхт определяют через наименьший статический коэффициент передачи тока транзистора, а ток покоя этой цепи берут немного больше амплитуды тока сигнала:

( 3.2.5)

Рис. 3.2.3. нагрузочная прямая транзисторного каскада мощного усилителя, работающего в режиме А (а) и входная характеристика с перенесенными крайними точками нагрузочной прямой каскада (б)

Предыдущая формула относится к включению с общим эмиттером; при включении с общей базой h21э min заменяют на h21б min .

Мощность входного сигнала, входное сопротивление транзистора переменному току и коэффициент усиления мощности каскада определяют по следующим формулам:

(3.2.6)

Затем строят сквозную динамическую характеристику для Rист, равного выходному сопротивлению предыдущего каскада, и по ней определяют коэффициент гармоник методом пяти ординат. Далее рассчитывают наибольшую мощность Р, выделяющуюся в транзисторе в режиме покоя, и необходимую поверхность охлаждения радиатора Прад. Необходимое напряжение источника питания выходной цепи трансформаторного каскада, как видно из рис. 3.1.2 в, равно сумме U0, падения напряжения на резисторе змиттерной стабилизации и падения напряжения на омическом сопротивлении первичной обмотки выходного трансформатора:

(3.2.7)

При питании усилителя от выпрямителя последний проектируют на это напряжение, так как для каскадов предварительного усиления оно будет достаточным. Далее проводят электрический расчет выходного трансформатора.