3.2.3. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме в

Расчет каскада начинают с. определения мощности сигнала Р~=РH/'т, которую должен отдавать транзистор работающего плеча за полупериод сигнала.

Затем выбирают транзистор, способ его включения, схему подачи смещения и составляют принципиальную схему каскада. При выборе способа включения транзисторов следует иметь в виду, что коэффициент гармоник при полном использовании транзистора получается в режиме В выше, чем в режиме А; особенно сильно он возрастает в режиме В при включении с общим эмиттером, достигая иногда нескольких десятков процентов, что нередко заставляет отказаться от этого способа включения.

Напряжение питания выходной цепи в режиме В желательно брать возможно более высоким для уменьшения входной мощности сигнала и снижения коэффициента гармоник, но не выше (0,35—0,45) Uвых.max во избежание пробоя транзисторов; здесь Uвыхmax — максимально допустимое напряжение между выходными электродами для выбранного способа включения, взятое из справочных данных. Сопротивление нагрузки одного плеча, выходной цепи переменному току находят из выражения

(3.2.8)

Рис. 3.2.4. К расчету двухтактного трансформаторного каскада мощного усиления на транзисторах в режиме В; а) построение нагрузочной прямой; б) входная характеристика транзистора

где Uост — остаточное напряжение (см. рис. 2.5.4 а).

При включении с общей базой Uост и Uвыхm можно считать равным напряжению питания коллекторной цепи U0; при включении с общим эмиттером и общим коллектором Uвыхm меньше напряжения питания выходной цепи на величину остаточного напряжения питания выходной цепи Uост, которое находят по семейству выходных характеристик транзистора для включения с общим эмиттером при максимальном значении выходного тока.

Для полученного значения R~п на семействе статических выходных характеристик проводят нагрузочную прямую через точку U0, на горизонтальной оси и точку I= U0/ R~п на вертикальной оси (рис. 3.1.4а). При включении с общей базой верхним положением рабочей точки, определяющим максимальное значение выходного тока Imax, является пересечение нагрузочной прямой с вертикальной осью семейства выходных характеристик, в этом случае Imax=U0/ R~п. При включении с общим эмиттером или общим коллектором верхним положением рабочей точки является пересечение нагрузочной прямой с линией отсечки ОK (рис. 3.1.4а). Максимальное значение выходного тока не должно превышать максимально допустимый ток для выбранного типа транзистора.

Для уменьшения нелинейных искажений при слабых сигналах на базу транзистора относительно эмиттера в режиме В подают небольшое напряжение смещения U0вх от делителя с малым сопротивлением. Величину смещения берут такой, чтобы ток покоя выходной цепи транзистора I0, в отсутствие сигнала составлял (0.05-0.1)Imax. При таком смещении нелинейные искажения при слабых сигналах получаются небольшими и их можно не учитывать. Для германиевых транзисторов при комнатной температуре обычно необходимое напряжение смещения 0,15-0,25 В, для кремниевых 0.5-0.6 В. Необходимые напряжения U0вх, Uвхт, как и в режиме А, находят по входной статической характеристике (рис 3.2.46). Далее по точкам на входной и выходной характеристиках строят обычным образом сквозную динамическую характеристику отмечают на ней точку, соответствующую половине амплитуде ЭДС, находят ток I’1, в этой точке и рассчитывают коэффициент гармоник каскада с учетом асимметрии. Наименьший коэффициент гармоник, как и в режиме А, получается в схеме с общим коллектором при условии невысокого выходного сопротивления предыдущего каскада. Резистор RД2 делителя, задающего смещение на вход каскада, рассчитывают, беря постоянную составляющую тока Iдел в этом резисторе в отсутствие сигнала порядка (0,5—2) Iбmax.

(3.2.9)

где Iбmax — максимальное значение тока базы за период при максимальном расчетном сигнале, сопротивление резистора Rд1 делителя находят исходя из падения напряжения на нем и постоянной составляющей тока, протекающего через этот резистор в отсутствие сигнала:

(3.2.10)

Необходимая входная мощность сигнала на одно плечо и входное сопротивление плеча каскада с учетом делителя смещения определяется выражениями

(3.2.11)

(3.2.12)

где Iвхm определяется для наихудшего транзистора. Требуемое напряжение источника питания Е для каскада мощного усиления в режиме В определяется выражением:

(3.2.13)

так как произведение I’0r1п обычно много меньше, чем Uo. Источник питания .каскада, работающего в режиме В, должен иметь низкое выходное сопротивление; изменение напряжения источника питания при изменении входного сигнала от нуля до максимального расчетного значения не должно превышать 10—15%.