2.5.3. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме в

Расчет каскада начинают с. определения мощности сигнала Р_~=Р_H/' _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) U_вых.max во избежание пробоя транзисторов; здесь U_выхmax — 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

R_{~п ,} (2.5.8)

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

При включении с общей базой U_ост 0 и U_выхm можно считать равным напряжению питания коллекторной цепи U₀; при включе­нии с общим эмиттером и общим коллектором U_выхm меньше напряжения питания выходной цепи на величину остаточного на­пряжения питания выходной цепи U_ост, 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. 2.5.4а). При включении с общей базой верхним положением рабочей точки, определяющим максимальное значение выходного тока I_max, является пересечение нагрузочной прямой с вертикаль­ной осью семейства выходных характеристик, в этом случае I_max=U₀/ R_~п. При включении с общим эмиттером или общим коллектором верхним положением рабочей точки является пересечение нагрузочной прямой с линией отсечки ОK (рис. 2.5.4а). 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 U_0вх от делителя с малым со­противлением. Величину смещения берут такой, чтобы ток покоя выходной цепи транзистора I₀, в отсутствие сигнала составлял (0.05-0.1)I_max. 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 U_0вх, U_вхт, как и в режиме А, нахо­дят по входной статической характеристике (рис 6.46). Далее по точкам на входной и выходной характеристиках строят обычным образом сквозную динамическую характеристику отмечают на ней точку, соответствующую половине амплитуде ЭДС, находят

Рис. 2.5.4. К расчету двухтактного трансформаторного каскада мощного усиления на транзисторах в режиме В; а — построение нагрузочной прямой; б - входная характеристика транзистора

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 R_Д2 делителя, задающего смещение на вход каскада, рассчитывают, беря постоянную составляющую тока I_дел в этом резисторе в отсутствие сигнала порядка (0,5—2) I_бmax.

_, (2.5.9)

где I_бmax — максимальное значение тока базы за период при мак­симальном (расчетном сигнале, сопротивление резистора R_д1 дели­теля находят исходя из падения напряжения на нем и постоянной составляющей тока, протекающего через этот резистор в отсутст­вие сигнала:

(2.5.10)

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

; , (2.5.11)

где I_вхm определяется для наихудшего транзистора.

Требуемое напряжение источника питания Е для каскада мощ­ного усиления в режиме В определяется выражением:

, (2.5.12)

так как произведение I’₀r_1п 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%.